Ảnh hưởng của mở rộng Doppler

5. Bố cục luận án

3.3.3Ảnh hưởng của mở rộng Doppler

Hình 3.10. Sự phụ thuộc của phổ EIT theo nhiệt độ của mẫu nguyên tử. Các thông số của trường trường laser bơm là  c 0 và  c 130MHz.

Môi trường nguyên tử Rb chúng tôi sử dụng trong thí nghiệm ở dạng khí nên chuyển động nhiệt của các nguyên tử khí Rb sẽ ảnh hưởng lên hiệu ứng giao thoa lượng tử do đó ảnh hưởng lên độ sâu và độ rộng của các cửa sổ EIT. Để thấy được ảnh hưởng của mở rộng Doppler, chúng tôi cố định cường độ của chùm laser bơm tại giá trị  c 150MHzcòn tần số của nó được khoá mode trùng với dịch chuyển 5S1/2 (F=3)→5P3/2 (F’= 3), tức là  c 0 và thay đổi nhiệt độ của buồng mẫu nguyên tử Rb từ 300K đến 325K. Hình 3.10 mô tả ảnh hưởng của nhiệt độ (và do đó độ rộng Doppler) lên phổ EIT.

Từ hình 3.10 chúng ta thấy, độ sâu và độ rộng của các cửa sổ EIT giảm khi nhiệt độ của buồng mẫu tăng lên. Chúng ta có thể giải tích hiện tượng này là do khi nhiệt độ tăng làm cho các nguyên tử chuyển động nhanh hơn, dẫn đến làm tích thoát nhanh hơn các nguyên tử ở trạng thái kích thích. Sự tích thoát nhanh độ cư trú ở trạng thái kích thích làm giảm độ kết hợp giữa các trạng thái lượng tử của nguyên tử và do đó là giảm hiệu suất giao thoa lượng tử của hiệu ứng EIT. Vì vậy, độ sâu và độ rộng của các cửa sổ EIT giảm khi nhiệt độ tăng.

Để loại bỏ được ảnh hưởng của hiệu ứng Doppler và từ đó làm tăng hiệu suất giao thoa lượng tử, một số nhóm nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật làm lạnh và bẫy nguyên tử bằng laser tạo môi trường siêu lạnh cỡ K [17,18]. Tuy nhiên, như chúng tôi đã giới thiệu trong phần mở đầu, môi trường như vậy sẽ rất khó để áp dụng vào thực tiễn là các thiết bị hoạt động ở chế độ nhiệt độ phòng thậm chí cao hơn.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

Trong chương này, chúng tôi đã quan sát được phổ hấp thụ và phổ tán sắc của môi trường nguyên tử 85Rb khi có mặt hiệu ứng EIT và mở rộng Doppler. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng:

Khi chúng ta sử dụng kỹ thuật phổ hấp thụ bão hòa trong điều kiện nhiệt độ thường chúng ta sẽ tạo được 6 miền giảm hấp thụ của nguyên tử Rb do xảy ra hiện tượng bão hòa chéo. Điều này cho phép chúng ta nghiên cứu các ứng dụng của nguyên tử đòi hỏi có nhiều miền giảm hấp thụ nhưng các miền giảm hấp thụ này chỉ được tạo ra tại một tần số của laser tương ứng với tần số dịch chuyển của nguyên tử và độ sậu cũng như độ rộng của các miền này được giữ nguyên và chúng ta không điều khiển được.

Đối với các cửa sổ EIT chúng ta hoàn toàn có thể điều khiển được độ sâu, độ rộng và có thể dịch chuyển các cửa sổ EIT trong lân cận cộng hưởng đến các tần số thích hợp.

Chỉ dùng một trường laser cộng hưởng có thể tạo ra hiệu ứng EIT có ba cửa sổ trong suốt trên công tua hấp thụ của dịch chuyển D2 của nguyên tử 85

Rb. Độ sâu, độ rộng và vị trí của các cửa sổ trong suốt có thể thay đổi được theo cường độ và tần số của trường laser điều khiển. Hiệu suất của các cửa sổ EIT giảm dần khi chúng ta tăng nhiệt độ của buồng mẫu.

Như vậy chúng ta thấy rằng khi việc sử dụng môi trường EIT mặc dù phức tạp hơn so với kỹ thuật phổ hấp thụ bão hòa vì phải dùng đến 2 nguồn laser nhưng ưu điểm của môi trường EIT là chúng ta có thể điều khiển vị trí, độ sâu và độ rộng của các cửa sổ EIT. Trong khi phổ hấp thụ bão hòa thì điều này hoàn toàn không thể tiến hành được.

Chương 4

KHẢO SÁT PHỔ TÁN SẮC CỦA MÔI TRƯỜNG KHÍ NGUYÊN TỬ Rb

4.1 Các bước tiến hành khảo sát phổ hấp thụ của môi trường khí nguyên tử Rb tử Rb

4.1.1 Các bước tiến hành khảo sát phổ hấp thụ bão hòa

Bước 1: Để tiến hành khảo sát phổ hấp thụ bão hòa của nguyên tử Rb chúng tôi điều chính bước sóng của laser Teachspin về bước sóng 780.24 nm. Sau đó chúng tôi cho laser quét trong trong miền 10 GHz.

Bước 2: Điều chỉnh laser dò sau khi đi qua bản tách chùm BS1 điều chỉnh chùm phản xạ vào giao thoa kế Fabry – Perot điều chỉnh hệ thống gương của giao thoa kế đến khi thu được vân giao thoa trên giao động ký điện tử.

Bước 3: Điều chỉnh chùm laser truyền qua đi vào buồng mẫu sao cho trên dao động ký điện tử thu được phổ hấp thụ của nguyên tử Rb.

Bước 4: Mở nhành thứ hai của giao thoa kế Mach – Zender sao cho trên giao động ký điện tử thu được phổ tán sắc của nguyên tử.

Bước 5: Đóng nhánh thứ hai của giao thoa kế Mach – Zender. Điều chỉnh chùm phản xạ sau khi đi ra khỏi bản tách chùm BS0 đi qua hệ thống gương M3, BS4, và BS3 đi vào buồng mẫu. Điều chỉnh hệ thống gương M3, và BS4 sao cho trên dao động ký điện tử thu được phổ hấp thụ bão hòa của nguyên tử Rb.

Bước 6: Mở nhành thứ hai của giao thoa kế Mach – Zender sao cho trên giao động ký điện tử thu được phổ tán sắc của nguyên tử khi có bão hòa.

4.1.2 Các bước tiến hành khảo sát phổ hấp thụ khí có mặt hiệu ứng EIT Bước 1: Để tiến hành khảo sát phổ hấp thụ khi có mặt hiệu ứng EIT Bước 1: Để tiến hành khảo sát phổ hấp thụ khi có mặt hiệu ứng EIT của nguyên tử Rb chúng tôi điều chính bước sóng của laser Teachspin về bước sóng 780.24 nm. Sau đó chúng tôi cho laser quét trong trong miền 10 GHz.

Bước 3: Điều chỉnh chùm laser truyền qua đi vào buồng mẫu sao cho trên dao động ký điện tử thu được phổ hấp thụ của nguyên tử Rb.

Bước 4: Mở nhành thứ hai của giao thoa kế Mach – Zender sao cho trên giao động ký điện tử thu được phổ tán sắc của nguyên tử.

Bước 5: Cho laser bơm (là laser diode MoGlabs ECD – 003) đi qua gương M3, BS4 và đi vào hệ khóa mode. Điều chỉnh laser bơm sao cho bước

sóng của laser bơm là 780.24 nm và khóa mode của laser bơm.

Bước 6: Đóng nhánh thứ hai của giao thoa kế Mach – Zender. Điều chỉnh hệ thống gương M3, BS4 và BS3 sao cho chùm laser bơm đi vào buồng mẫu và

trên giao động ký điện tử thu được phổ hấp thụ khi có mặt hiệu ứng EIT.

Bước 7: Mở nhánh thứ hai của giao thoa kế Mach – Zender sao cho trên dao động ký điện tử thu được phổ tán sắc của nguyên tử khi có mặt hiệu ứng

EIT. Điều chỉnh công suất của chùm laser bơm và thu số liệu phổ hấp thụ khi có

Bước 8: Cố định công suất của chùm laser bơm và điều chỉnh tần số của chùm laser bơm thu số liệu phổ tại các độ lệch tần khác nhau của chùm laser

bơm.

Bước 9: Cố định công suất của chùm laser bơm và điều chỉnh tần số của chùm laser bơm tại vị trí có độ lệch tần bằng không sau đó thay đổi nhiệt độ của

buồng mẫu và thu số liệu phổ tại các giá trị khác nhau của nhiệt độ buồng mẫu.

Tạo môi trường có chiết suất âm

Nguyên lý phổ hấp thụ bão hòa