4. Phương pháp nghiên cứu
2.3. Sơ đồ nguyên lý các phép đo phổ của hệ thí nghiệm
2.3.2. Sơ đồ quang học quan sát phổ hấp thụ bão hòa và tán sắc bão hòa
Sơ đồ quan sát phổ hấp thụ bão hịa được mơ tả như trong Hình 2.35. Chùm laser truyền tới bản tách chùm BS1 để tách thành hai chùm với tỷ lệ 10/90. Thành phần phản xạ trên BS1 sau khi phản xạ trên bản tách chùm BS2, tới gương M1 qua buồng mẫu đóng vai trị là chùm dị và đi tới PD1 để thu tín hiệu. Chùm truyền qua BS1, một phần phản xạ trên bản tách chùm BS2 (10/90) và đi tới giao thoa kế Fabry-Pérot dùng để định cỡ tín hiệu phổ. Thành phần cịn lại sau khi phản xạ trên các gương M4, M6, M5 và quay ngược trở lại buồng mẫu đóng vai trị là chùm laser bơm. Cường độ chùm laser bơm có thể thay đổi được bằng bộ lọc trung hịa ND2.
Hình 2.35 Sơ đồ quang học quan sát phổ hấp thụ bão hịa.
Hình 2.36 Sơ đồ quang học quan sát phổ tán sắc bão hòa.
Sơ đồ quan sát phổ tán sắc bão hịa được mơ tả như Hình 2.36. Đường truyền của tia sáng tương tự như trong quá trình quan sát phổ hấp thụ, nhưng
trong trường hợp này, khóa S1 mở để chùm tia truyền qua BS3 tới gương M2 và trở về BS4, giao thoa với chùm dị. Khi đó giao thoa kế Mach-Zehnder hoạt động và cho phép đo phổ tán sắc của mơi trường khi có hiện tượng hấp thụ bão hịa.
2.3.3. Sơ đồ quang học quan sát EIT cấu hình bơm-dị ngược chiều
2.3.3.1. Sơ đồ quang học khóa tần số laser bơm
Hình 2.37 Sơ đồ quang học khóa tần số laser bơm.
Đối với sự quan sát phổ EIT, trước hết chúng ta cần sử dụng kỹ thuật phổ hấp thụ bão hòa để xác định tần số của laser và khóa tần số laser tại một vị trí mong muốn trên đường dịch chuyển D2 của nguyên tử Rubi. Sơ đồ nguyên lý cho việc khóa tần số laser DL2 như trên Hình 2.37. Ở đây, chùm laser phát ra từ DL2 sau khi tới bản tách chùm BS5 sẽ tách thành hai thành phần. Thành phần thứ nhất tuyền qua buồng mẫu (khí ngun tử Rubi) đóng vai trị là chùm laser bơm. Thành phần thứ hai sau khi phản xạ trên BS5 tới BS6, tại đây một phần chùm tia sau khi phản xạ truyền qua bộ lọc trung hòa ND3 được giảm bớt
một phần cường độ nhằm mục đích bảo vệ giao thoa kế Fabry-Pérot và đi tới Photodetector PD1 thu được tín hiệu giao thoa, dùng để đối chiếu và định cỡ phổ thu được. Thành phần truyền qua BS6 sau khi qua bộ lọc trung hòa ND3, cường độ của chùm laser được điều chỉnh giảm xuống dưới 2 mW/cm2 đóng vai trị là chùm laser dị truyền qua buồng mẫu nguyên tử, quay trở lại phản xạ trên BS5 và tới Photodetector PD2. Cả hai tín hiệu thu được trên các Photodetector PD1 và PD2 đều được gửi đến dao động ký điện tử và hiển thị trên màn hình.
Hình 2.38 Tín hiệu phổ hấp thụ bão hòa của nguyên tử Rubi ở dịch chuyển D2.
Điều chỉnh giải tần số của laser DL2 sao cho, tín hiệu phổ thu được trên màn hình ứng với tín hiệu phổ hấp thụ bão hịa của ngun tử Rubi ở dịch chuyển D2 (Hình 2.38). Tiếp theo, điều chỉnh miền quét tần số bằng cách giảm miền tần số quét của laser đến dịch chuyển cộng hưởng mong muốn (Hình 2.39). Tiến hành thao tác giảm miền tần số và điều chỉnh để tần số laser đến một dịch chuyển cộng hưởng, khóa tần số laser tại tần số này. Trong sơ đồ này, các gương
được bố trí sao cho góc lệch giữa chùm bơm và chùm dị nằm trong khoảng từ 1o đến 3o để tránh sự phản hồi ngược và thu được tín hiệu phổ sắc nét nhất.
Hình 2.39 Tín hiệu phổ hấp thụ bão hịa khi khóa miền dịch chuyển ứng với F = 3
F = 3 trong q trình khóa tần số theo thứ tự (1) – (6).
2.3.3.2. Sơ đồ quang học quan sát phổ EIT cấu hình bơm-dị ngược chiều
Sơ đồ quang học quan sát phổ EIT cấu hình bơm-dị ngược chiều được biểu diễn như trong Hình 2.40. Chùm laser phát ra từ DL1 tới phản xạ trên BS1 đi vào giao thoa kế Mach – Zehnder và tới đầu thu PD1 cho tín hiệu phổ hấp thụ (khi đóng BB1), cho tín hiệu phổ tán sắc (khi mở BB1). Chùm truyền qua BS1 tới BS2, chùm phản xạ trên BS2 truyền tới giao thoa kế Fabry-Pérot dùng để lấy tín hiệu định cỡ phổ. Chùm laser phát ra từ DL2 sau khi phản xạ trên gương M3, qua kính phân cực P3 (dùng để chỉnh cường độ, hướng phân cực) truyền qua BS5, đến buồng mẫu đóng vai trị là chùm laser bơm ngược chiều với chùm laser dị.
Hình 2.40 Sơ đồ quang học của hệ tạo EIT đa cửa sổ cấu hình chùm dị và chùm
bơm ngược chiều.