2024年3月11日发(作者：藤浩然)
铯饱和吸收光谱随抽运光强度的变化
7槲第45卷第l0期1996年lo月物理学r.1996
1000—3290/96/45(10)/1622—07ACTAPHYSICASINICA@1996ChinPhysSoc
铯饱和吸收光谱随抽运光强度的变化
陈橡宗筝义民吉望西华景山姚继良杨末海王义道
晾大础嚣"m"O3-~z1995720.(年月日收到)'
究了铯饱和吸收光谱随抽运光强度变化的情况.特别是,:一,:的
曾线的变化行为在线偏振光抽运,线偏振光检测的情况下,计入所有相关的
Zeeman子能级
之间的跃迁,考虑光抽运与饱和效应的共同作用,运用Runge-Kutta法则求解粒子
数方程,计
算得出的饱和吸收谱与实验结果符台得较好j丕给出了较直观的物理解释
PACC:3280;3220F;0765G
1引言
碱金属气室的饱和吸收光谱被广泛应用于高分辨率光谱学,激光频率稳定等领域.
近年
来.由于铯线(852rim)和铷线(780rim)渡长范围的窄线宽半导体激光器的广泛应
用,
铯和铷的饱和吸收光谱特别受到科研工作者的注意.在量子光学的许多分支中都
应用碱金
属气室.例如铯原子气室可用于做冷却和囚禁原子的磁光阱的实验.产生磁光阱的
激光频率
需要锁定在饱和吸收光谱的某一条谱线上l1J,目而研究铯的饱和吸收谱是很有意
义的.由于
铯原子基态和线的激发态有超精细结构,在饱和吸收光谱实验中,光抽运起着非常
重要
的作用,这使得观察到的谱线与简单地用两能级模型估计的结果不一致.
Nakayama用简单的一次抽运的四能级模型从理论上得出了弱光抽运情况下铯和
铷
的饱和吸收谱的主线和交叉线的相对强度,但没有考虑饱和效应].Yang用三次光
抽运
的模型计算了cs的饱和吸收谱J.文献[4]的实验发现Cs6S】/2F=4—6PmF=5跃迁
线的正负随着抽运光强度的变化很敏感,也就是说当抽运光强度增加时该信号的
符号会
改变,但没有给出理论解释.我们在线偏振光抽运,线偏振光检测的情况下从理论
上预言
铯饱和吸收谱的形状并给出直观定性的物理解释.同样的理论分析也适用于其他
的碱金
属原子跃迁线和其他的偏振组态.
2实验装置
实验装置见图I,使用外腔弱光反馈压窄线宽的半导体激光器(SDL)作为光源.其线
宽小于1MHz经过偏振棱镜后变为线偏振光,用一块厚的平板玻璃反射出两束平
行的弱
国家自然科学基金资助的课题
10期甘建华等:铯饱和吸收光谱随抽运光强度的变化1623
图1铯饱和吸收光谱的实验装置
光束作为检测光,它们经过衰减片,铯气室
和一块半透半反镜后到达一对光电管上.透
过厚玻璃的强光束经过反射镜,可变衰减
片,半透半反镜后作为抽运光,它从相反方
向与两束弱光束的其中一束在铯气室内重
合.抽运光的光强可以通过衰减片调节铯
气室为直径20mrll长20mm的圆柱泡,处
于室温20℃的环境下.并被包裹在磁屏蔽层
中,以消除外界磁场的影响.一个电流一电压
2024年3月11日发(作者：藤浩然)
铯饱和吸收光谱随抽运光强度的变化
7槲第45卷第l0期1996年lo月物理学r.1996
1000—3290/96/45(10)/1622—07ACTAPHYSICASINICA@1996ChinPhysSoc
铯饱和吸收光谱随抽运光强度的变化
陈橡宗筝义民吉望西华景山姚继良杨末海王义道
晾大础嚣"m"O3-~z1995720.(年月日收到)'
究了铯饱和吸收光谱随抽运光强度变化的情况.特别是,:一,:的
曾线的变化行为在线偏振光抽运,线偏振光检测的情况下,计入所有相关的
Zeeman子能级
之间的跃迁,考虑光抽运与饱和效应的共同作用,运用Runge-Kutta法则求解粒子
数方程,计
算得出的饱和吸收谱与实验结果符台得较好j丕给出了较直观的物理解释
PACC:3280;3220F;0765G
1引言
碱金属气室的饱和吸收光谱被广泛应用于高分辨率光谱学,激光频率稳定等领域.
近年
来.由于铯线(852rim)和铷线(780rim)渡长范围的窄线宽半导体激光器的广泛应
用,
铯和铷的饱和吸收光谱特别受到科研工作者的注意.在量子光学的许多分支中都
应用碱金
属气室.例如铯原子气室可用于做冷却和囚禁原子的磁光阱的实验.产生磁光阱的
激光频率
需要锁定在饱和吸收光谱的某一条谱线上l1J,目而研究铯的饱和吸收谱是很有意
义的.由于
铯原子基态和线的激发态有超精细结构,在饱和吸收光谱实验中,光抽运起着非常
重要
的作用,这使得观察到的谱线与简单地用两能级模型估计的结果不一致.
Nakayama用简单的一次抽运的四能级模型从理论上得出了弱光抽运情况下铯和
铷
的饱和吸收谱的主线和交叉线的相对强度,但没有考虑饱和效应].Yang用三次光
抽运
的模型计算了cs的饱和吸收谱J.文献[4]的实验发现Cs6S】/2F=4—6PmF=5跃迁
线的正负随着抽运光强度的变化很敏感,也就是说当抽运光强度增加时该信号的
符号会
改变,但没有给出理论解释.我们在线偏振光抽运,线偏振光检测的情况下从理论
上预言
铯饱和吸收谱的形状并给出直观定性的物理解释.同样的理论分析也适用于其他
的碱金
属原子跃迁线和其他的偏振组态.
2实验装置
实验装置见图I,使用外腔弱光反馈压窄线宽的半导体激光器(SDL)作为光源.其线
宽小于1MHz经过偏振棱镜后变为线偏振光,用一块厚的平板玻璃反射出两束平
行的弱
国家自然科学基金资助的课题
10期甘建华等:铯饱和吸收光谱随抽运光强度的变化1623
图1铯饱和吸收光谱的实验装置
光束作为检测光,它们经过衰减片,铯气室
和一块半透半反镜后到达一对光电管上.透
过厚玻璃的强光束经过反射镜,可变衰减
片,半透半反镜后作为抽运光,它从相反方
向与两束弱光束的其中一束在铯气室内重
合.抽运光的光强可以通过衰减片调节铯
气室为直径20mrll长20mm的圆柱泡,处
于室温20℃的环境下.并被包裹在磁屏蔽层
中,以消除外界磁场的影响.一个电流一电压