5. Bố cục luận án
5.1. Cấu hình kích thích
Từ kết quả phổ hấp thụ bão hòa đã được quan sát trong chương 2 chúng tôi thiết lập thông số thực nghiệm để tạo hiệu ứng EIT dựa trên các dịch chuyển siêu tinh tế trong vạch D2 (5S1/2→5P3/2) của nguyên tử Rb. Trong giới hạn của luận án, chúng tôi chỉ khảo sát hiệu ứng EIT của nguyên tử 85Rb ứng với dịch chuyển 5S1/2 (F=3) →5P3/2 (F’=2,3,4) như Hình 5.1.
Hình 5.1. Sơ đồ kích thích hệ nguyên tử bốn mức năng lượng cấu hình chữ V bốn mức.
Chúng tôi khoá mode tần số của laser bơm cộng hưởng chính xác với dịch chuyển 5S1/2 (F=3) → 5P3/2 (F’=3) bằng cách sử dụng tín hiệu hấp thụ bão hoà, còn laser dò quét qua các dịch chuyển từ 5S1/2 (F= 3) đến 5P3/2 (F’=2,3,4). Do đó, cấu hình kích thích của chúng tôi là bốn mức chữ V được mô tả như hình 5.1, trong đó mức |1 là trạng thái siêu tinh tế 5S1/2 (F= 3),
95
|4 là trạng thái 5P3/2 (F’= 4). Hơn nữa, do khoảng cách tần số giữa các mức |3-|2 và |4-|3 là 1 = 64 MHz và 2 = 120 MHz (xem hình 2.21) rất nhỏ so với độ rộng Doppler ở nhiệt độ phòng (cỡ 500 MHz) nên thức tế trường laser bơm vẫn liên kết được đồng thời cả ba dịch chuyển |1|2, |1|3 và |1|4. Như chúng ta thấy trên hình 5.1, có ba khả năng cộng hưởng của trường laser dò nên thực tế cấu hình kích thích này là tổ hợp của ba cấu hình chữ V bốn mức như được tách ra trên hình 5.2.
Theo cấu hình kích thích này, chúng ta có thể dự đoán số cửa sổ EIT xuất hiện trên công tua hấp thụ: điều kiện để xuất hiện EIT là trường laser dò và laser bơm kích thích đồng thời hai dịch chuyển khác nhau có cùng một mức chung và độ lệch tần số của trường laser dò và laser bơm phải thoả mãn điều kiện cộng hưởng hai photon, tức là p c 0(khi hai chùm lan truyền ngược chiều). Như vậy, trong hình 5.2(a) khi tần số trường laser dò lân cận cộng hưởng từ |1|2, thì sẽ có hai cửa sổ EIT xuất hiện tại hai vị trí trên trục tần số trường dò là p c 0(khi trường laser bơm cộng hưởng với dịch chuyển |1|3) và p c 2(khi trường laser bơm cộng hưởng với dịch chuyển |1|4); tương tự, trong hình 3(b) khi tần số trường laser dò lân cận cộng hưởng từ |1|3, sẽ xuất hiện hai của sổ EIT tại các vị trí
1
p c
và p c 2, còn trong hình 3(c) khi tần số trường laser dò lân cận cộng hưởng từ |1|4 cũng xuất hiện hai cửa sổ EIT tại các vị trí p c 1 và p c 0. Như vậy, theo dự đoán sẽ có sáu cửa sổ EIT có thể xuất hiện, tuy nhiên có ba cặp cửa sổ EIT trùng nhau vì vậy chúng ta sẽ quan sát được 3 cửa sổ EIT trên công tua hấp thụ, tại các vị trí trên trục tần số là p c 1, p c 0 và p c 2.
96
Ngoài ra, sự xuất hiện các cửa sổ EIT này còn phụ thuộc vào cường độ liên kết tỷ đối giữa giữa các mức và cường độ của trường laser bơm. Nghĩa là nếu cường độ liên kết tỷ đối của một dịch chuyển nào đó là nhỏ thì EIT đối với dịch chuyển này có thể không xuất hiện khi cường độ chùm laser bơm nhỏ.
Hình 5.2. Tổ hợp ba cấu hình bốn mức được tách ra từ sơ đồ kích thích trong hình 5.1.