4. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Một số hệ thí nghiệm đo phổ nguyên tử hiện nay
2.1.3. Hệ thí nghiệm EIT cấu hình chữ V bơm-dị cùng chiều
Hệ thí EIT cấu hình chữ V được Kang Ying và đồng nghiệp xây dựng và cơng bố năm 2014, hệ thí nghiệm được mơ tả như trong Hình 2.5. Theo mơ tả, hệ sử dụng hai laser diode (LD1, LD2) có tần số nằm trong miền dịch chuyển D2 của nguyên tử Rubi. Hai bản nửa bước sóng (HWP1, HWP2), bốn bản tách chùm phân cực (PB1 – PB4) và một Photodetector. Hệ được nhóm tác giả xây dựng chỉ dùng để quan sát EIT đa cửa sổ cấu hình chữ V. Kết quả quan sát cho thấy xuất hiện 7 cửa sổ EIT xuất hiện trên đường hấp thụ của nguyên tử như trong Hình 2.6. Khoảng cách giữa các cửa sổ thu được lần lượt là 63.2 MHz; 57.5 MHz; 63.2 MHz; 63.1 MHz; 57.2 MHz; 63.6 MHz.
Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm quan sát EIT của nhóm Kang Ying [45].
Nhóm tác giả cũng đã xây dựng mơ hình lý thuyết để giải thích sự hình thành các cửa sổ EIT như trong Hình 2.7. Khi tần số laser được khóa tại một giá trị xác định, dưới ảnh hưởng của hiệu ứng Doppler, chùm laser bơm sẽ tương tác với ba nhóm nguyên tử có vận tốc khác nhau tương ứng với các dịch chuyển F
= 3 F = 2, 3, 4. Cường độ chùm laser bơm đủ lớn để tạo ra sự bão hòa ứng với các dịch chuyển này và làm mật độ cư trú của trạng thái F = 3 của cả ba nhóm nguyên tử bị nghèo đi. Khi chùm laser dò quét tần số qua ba nhóm nguyên tử này, chùm dò sẽ bị giảm hệ số hấp thụ ứng với các dịch chuyển F = 3 F
= 2, 3, 4 ở cả ba nhóm nguyên tử (A, B và C trên Hình 2.7). Vì vậy, ứng với mỗi nhóm nguyên tử sẽ có ba giá trị tần số bị giảm hệ số hấp thụ, nên có 9 giá trị tần số bị giảm hệ số hấp thụ ứng với ba nhóm nguyên tử (tức là 9 cửa sổ EIT). Ta có thể thấy rằng có một số giá trị tần số của chùm laser dò thỏa mãn điều kiện giảm hấp thụ ở cả ba nhóm ngun tử, do đó cịn lại 7 giá trị tần số của laser dò bị giảm hệ số hấp thụ (tức là có 7 cửa sổ EIT riêng rẽ).
Độ lệch tần của chùm laser dị (MHz)
Hình 2.6 Kết quả quan sát phổ EIT của nguyên tử 85Rb ở nhiệt độ 70 oC [45].
Hình 2.7 Sơ đồ giải thích sự hình thành các cửa sổ trong suốt trên đường hấp thụ
Để khóa được tần số của laser bơm LD2 tại một dịch chuyển cộng hưởng của nguyên tử Rubi, ta cần sử dụng module khóa tần số. Tuy nhiên, trong cơng trình tác giả khơng trình bày rõ về module này. Hệ thí nghiệm của nhóm tác giả Kang Ying có một số ưu, khuyết điểm như sau:
Ưu điểm:
+ Hệ đo được phổ EIT của nguyên tử 85Rb và thu được 7 cửa sổ trong suốt.
+ Hệ có thể khảo sát được sự phụ thuộc của vị trí cửa sổ vào độ lệch tần số laser bơm.
Nhược điểm:
+ Hệ chỉ dùng để khảo sát hiệu ứng EIT đa cửa sổ của nguyên tử Rubi trong trường hợp chùm bơm cùng chiều chùm dò, khi thành phần phân cực của chùm bơm và chùm dò vng góc với nhau, nếu muốn khảo sát trường hợp chùm bơm ngược chiều với chùm dị cần phải bố trí lại hệ thí nghiệm.
+ Hệ chưa chỉ ra sự khóa tần số của laser bơm như thế nào, điều này sẽ dẫn đến người kiểm chứng gặp khó khăn khi tiến hành lại thí nghiệm. + Hệ chỉ dừng lại ở khảo sát phổ EIT, chưa khảo sát phổ tán sắc khi có hiệu ứng EIT.