多普勒效应对原子吸收色散光谱调控的实验研究

Doppler effect plays important roles in the area of atomic and molecular precision spectroscopy. This program aims to research the influences of energy band structure and optical bath system on atomic absorption ,dispersion and fluorescence spectra by the method of quantum coherence control. We will research the effects of Doppler broadening on atomic spectra in the cold Rb atoms system and hot Rb atoms system. With the help of the electromagnetically induced transparency and the two photon coherent control, the atomic spectrum will be narrowed to subnatural linewidth.

多普勒效应在原子分子精密光谱领域具有重要的作用。本项目将基于量子相干控制的方法研究不同能级结构、不同光路构架下多普勒效应对原子介质吸收、色散以及荧光谱的影响。在研究中我们将基于Rb原子介质，通过室温下的Rb原子气体和磁光阱中的冷原子两种实验系统，研究不同温度下多普勒加宽对原子线性以及非线性光谱的影响，理论与实验相结合，利用电磁感应透明效应和双光子相干控制的方法获得亚自然线宽的超精细原子光谱，并探索其在精密光谱测量方面的应用。

多普勒效应的存在对于原子分子精密光谱测量具有重要的影响。研究不同原子能级结构下，利用电磁感应透明效应和相干控制降消除普勒加宽，获得亚自然线宽的原子精细光谱，对于精密光谱测量和光场调控具有重要的作用。本项目基于量子相干控制的方法研究不同能级结构、不同光路构架下多普勒效应对原子介质吸收、色散以及荧光谱的影响。研究不同温度下多普勒加宽对原子线性以及非线性光谱的影响，理论与实验相结合，利用电磁感应透明效应和双光子相干控制的方法获得亚自然线宽的超精细原子光谱，并探索其在精密光谱测量方面的应用。项目实施过程中搭建了冷原子制备平台，通过磁光阱装置实现铷原子气体的冷却，冷却温度可达到微开量级，从而降低多普勒效应对于光谱探测的影响；基于铷原子介质，研究了不同温度下多普勒效应对N型能级结构主动拉曼增益谱的影响，并且优化实验参数将增益谱线宽压窄到了1.5MHz，远小于铷原子自然线宽；利用四能级双lambda原子系统与光学腔结合，通过量子相干调控技术提高原子基态之间的相干性，获得了原子与低品质光学腔的强耦合，实现了微瓦量级的弱光全光光开关；利用腔增强的电磁感应透明效应实现光信号的放大和分发；利用电磁感应效应和腔衰荡光谱相结合，从理论和实验上分析了电磁感应透明效应对腔衰荡光谱的影响,提高腔衰荡光谱测量微弱气体浓度的灵敏度。