Маркеры оптической частоты на основе наноячеек с парами щелочных металлов / Optical Frequency References Based on Alkali Metal Vapor Nanocells

Папоян А. В. / Papoyan, A. V.
Институт физических исследований НАН РА / RUS Институт физических исследований НАН РА
Саркисян Д. Г. / Sarkisyan, D. H.
Институт физических исследований НАН РА / RUS Институт физических исследований НАН РА
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1601-042049

Папоян А. В., Саркисян Д. Г. Маркеры оптической частоты на основе наноячеек с парами щелочных металлов // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 1(18). С. 42–49.
Papoyan, A. V., Sarkisyan, D. H. Optical Frequency References Based on Alkali Metal Vapor Nanocells // Physical Bases of Instrumentation. 2016. Vol. 5. No. 1(18). P. 42–49.

Аннотация: Продемонстрирована работа маркера частот атомных оптических переходов, основанного на спектре пропускания ячейки нанометровой толщины с парами щелочных металлов. Проведено сравнение предложенного метода с широко используемой техникой насыщенного поглощения. Экспериментально продемонстрирован ряд преимуществ метода формирования узких резонансов в наноячейке, в частности: отсутствие перекрестных резонансов, соответствие зарегистрированных амплитуд атомных прерходов силам осциллятора, однопроходный режим работы с использованием маломощного лазера. Показана возможность перестройки частоты маркера при помещении наноячейки во внешнее магнитное поле.

Abstract: Operation of a frequency reference for atomic optical transitions based on transmission spectrum of an alkali metal vapor cell of nanometric thickness is demonstrated. The proposed method is compared with conventionally used saturated absorption technique. Advantages of formation of narrow resonances in nanocells are experimentally demonstrated, in particular: absence of crossover resonances; correspondence of recorded amplitudes of atomic transitions to their oscillator strengths; single-passage operation regime with the use of a low-power laser. A possibility to tune the frequency reference by placing the nanocell in external magnetic field is shown.

Ключевые слова: частотный репер, атомарные пары, атомные переходы, допплеровская ширина, лазерная спектроскопия, магнитное поле, optical resonance, frequency reference, atomic vapor, atomic transitions, Doppler width, laser spectroscopy, частотный репер

Литература / References
  1. Todorov, P., Slavov, D., Vaseva, K., Taslakov, M., Cartaleva, S., and Saltiel, S. High-Resolution Spectroscopy of a Cesium-Vapor Layer with Micrometric Thickness for the Development of Frequency Reference // Physica Scripta. 2012. Vol. 149. P. 014014.
  2. Fleischhauer, M., Imamoglu, A., and Marangos, J.P. Electromagnetically Induced Transparency: Optics in Coherent Media // Rev. Mod. Phys. 2005. Vol. 77. P. 633.
  3. Sarkisyan, D., Bloch, D., Papoyan, A., and Ducloy, M. Sub-Doppler Spectroscopy by Sub-Micron Thin Cs Vapour Layer // Opt. Commun. 2001. Vol. 200. P. 201.
  4. Dutier, G., Yarovitski, A., Saltiel, S., Papoyan, A., Sarkisyan, D., Bloch, D., and Ducloy, M. Collapse and Revival of a Dicke-Type Coherent Narrowing in a Sub-Micron Thick Vapor Cell Transmission Spectroscopy // Europhys. Lett. 2003. Vol. 63. P. 35.
  5. Sarkisyan, D., Varzhapetyan, T., Sarkisyan, A., Malakyan, Yu., Papoyan, A., Lezama, A., Bloch, D., and Ducloy, M. Spectroscopy in an Extremely Thin Vapor Cell: Comparing the Cell-Length Dependence in Fluorescence and in Absorption Techniques // Phys. Rev. A. 2004. Vol. 69. P. 065802.
  6. Sargsyan, A., Sarkisyan, D., Papoyan, A., Pashayan-Leroy, Y., Moroshkin, P., Weis, A., Khanbekyan, A., Mariotti, E., and Moi, L. Saturated Absorption Spectroscopy: Elimination of Crossover Resonances with the Use of a Nanocell // Laser Phys. 2008. Vol. 18. P. 749.
  7. Sargsyan, A., Hakhumyan, G., Papoyan, A., Sarkisyan, D., Atvars, A., and Auzinsh, M. A Novel Approach to Quantitative Spectroscopy of Atoms in a Magnetic Field and Applications Based on an Atomic Vapor Cell with L= λ // Appl. Phys. Lett. 2008. Vol. 93. P. 021119.
  8. Cartaleva, S., Saltier, S., Sargsyan, A., Sarkisyan, D., Slavov, D., Todorov, P., and Vaseva, K. Sub-Doppler Spectroscopy of Cesium Vapor Layers with Nanometric and Micrometric Thickness // J. Opt. Soc. Am. B. 2009. Vol. 26. P. 1999.
  9. Keaveney, J., Sargsyan, A., Krohn, U., Sarkisyan, D., Hughes, I.G., and Adams, C.S. Cooperative Lamb Shift in an Atomic Vapor Layer of Nanometer Thickness // Phys. Rev. Lett. 2012. Vol. 108. P. 173601.
  10. Happer, W. Optical Pumping // Rev. Modern Phys. 1972. Vol. 44. P. 169.
  11. Александров Е. Б., Хвостенко Г. И., Чайка М. П. Интерференция атомных состояний / М.: Наука, 1991. 254 c.
  12. Sargsyan, A., Hakhumyan, G., Leroy, C., Pashayan-Leroy, Y., Papoyan, A., and Sarkisyan, D. Hyperfine Paschen-Back Regime Realized in Rb Nanocell // Opt. Lett. 2012. Vol. 37. P. 1379.
  13. Саргсян А., Ахумян Г., Мирзоян Р., Саркисян Д. Исследование атомных переходов цезия в сильных магнитных полях с помощью ячейки с толщиной в полoвину длины волны света // Письма в ЖЭТФ. 2013. Т. 98, C. 499.
  14. Sargsyan, A., Tonoyan, A., Mirzoyan, R., Sarkisyan, D., Wojciechowski, A., and Gawlik, W. Revision of Saturated-Absorption Spectroscopy: Implementation for Atomic Transitions Study in Strong Magnetic Fields (> 20 mT) // Opt. Lett. 2014. Vol. 39. P. 2270.
  15. Whittaker, K.A., Keaveney, J., Hughes, I.G., Sargysyan, A., Sarkisyan, D, Gmeiner, B., Sandoghdar, V., and Adams, C.S. Interrogation and Fabrication of nm Scale Hot Alkali Vapour Cells // Journal of Physics: Conference Series. 2015. Vol. 635. P. 122006.