49S里德堡态的射频双光子光谱.pdfVIP

物 理学 报 ActaPhys．Sin．Vo1．64，No．16(2015) 163201 49S里德堡态的射频双光子光谱冰 李敬奎 ) 杨文广 ) 宋振--~2) 张好 ) 张临杰 ) 赵建明 )十 贾锁堂 ) 1)(山西大学激光光谱研究所，量子光学与光量子器件国家重点实验室，太原 030006) 2)(中国计量科学研究院，北京 100029) (2015年2月10日收到；2015年4月22日收到修改稿) 在室温铯原子蒸气池中，由铯原子基态、激发态和里德堡态构建了阶梯型三能级系统，研究了里德堡原子 阶梯型三能级系统的电磁感应透明(EIT)．在实现电磁感应透明的基础上，利用16．9GHz的射频电场耦合相 邻的原子里德堡态，实现49S1／2-÷47D3／2的双光子跃迁，测量了里德堡原子的射频双光子光谱，观察到了电 磁感应透明光谱 的分裂，进一步研究了电场强度对射频双光子光谱 的影响．利用里德堡原子的EIT效应可实 现对射频电场幅值和极化的精密测量，具有潜在的应用前景． 关键词：里德堡态三能级系统，射频电场双光子光谱，电磁感应透明 PACS：32．80．Ee，42．50．Gy，84．40． DOI：10．7498／aps．64．163201 德堡态，实现射频 电磁场对里德堡原子相互作用 1 引 言 的调控 6[]．需要说明的是，本文所指射频为广义射 频，频率范围覆盖 1—5o0GHz．由基态、激发态和 电磁 感 应透 明felectromagntically induced 里德堡态形成的阶梯型三能级系统，可以实现里 transparency,EIT)是光与物质相互作用 中表现 德堡原子的EIT．英国Adams小组 [7，8】首次在实验 出来的一种奇特的非线性效应 [1]．利用EIT效应可 上观察到里德堡原子的EIT效应，之后Mohapatra 实现介质折射率的增强 【】、光脉冲减慢 3【】等，在量 等 [0】在里德堡气体中研究了EIT效应，利用电场调 子信息存储、微波探测及高分辨激光光谱等领域具 控原子的能级，实现了基于里德堡原子EIT的电光 有巨大的应用前景 4[】．人们己经在不同介质中实现 效应，获得了很大的电光系数．随后Teo等 1【0，11] 了EIT，研究了EIT效应随相干 电磁场及系统参数 利用微波电场耦合相邻的里德堡能级，研究了基于 变化的规律，揭示了量子相干效应的物理机理．由 里德堡原子的量子相干效应——EIT—ATfAulter． 双光子激发与里德堡原子形成阶梯型三能级系统， 实现里德堡原子三能级系统的EIT效应 是近年 Townes)分裂，测量 了微波 电场对EIT—AT分裂的 来原子分子物理研究的热点内容． 影响．Peyanel等 [12_则展示 了里德堡原子相互作用 里德堡原子是指最外层 电子被激发到主量子 下的非线性特性，并且通过里德堡EIT实现了低速 数 (n)很高的激发态原子，可以看作是原子实和一 单光子源．在里德堡EIT机理下产生的暗态电磁极 个外层 电子构成的类氢原子．里德堡原子轨道半 子 [13]，可以用来控