論文の概要: Wall-Collision Effect on Optically-Polarized Atoms in Small and Hot Vapor Cells

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.11500v1
• Date: Fri, 19 May 2023 08:04:34 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-22 15:35:25.855364
• Title: Wall-Collision Effect on Optically-Polarized Atoms in Small and Hot Vapor Cells
• Title（参考訳）: 小型・高温気相セルにおける光偏光原子の壁面衝突効果
• Authors: Yue Chang and Jie Qin
• Abstract要約: 原子の蒸気細胞では、原子は内部の表面と衝突し、スピンが壁上でランダムになる。 この壁脱分極効果は拡散性があり、高温下ではより小さな蒸気電池でより顕著になる。 本研究では,光励起アルカリ金属原子の極性化を150ドルのセシウスに加熱したミリサイズのセルで検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 31.924511690025476
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In atomic vapor cells, atoms collide with the inner surface, causing their spin to randomize on the walls. This wall-depolarizing effect is diffusive, and it becomes more pronounced in smaller vapor cells under high temperatures. In this work, we investigate the polarization of optically-pumped alkali-metal atoms in a millimeter-sized cell heated to $% 150 $ Celsius. We consider two extreme boundary conditions: fully depolarizing and nondepolarizing boundaries, and we provide an analytical estimation of the polarization difference between them. In the nondepolarizing case, the pump beam's absorption is proportional to the average atomic polarization. However, for fully depolarizing walls, the absorption peak may correspond to a polarization minimum. To mitigate the wall effect, we propose reducing the pump beam's diameter while maintaining the pump power to prevent illumination of the cell wall and increase the pump intensity in the central area. This is crucial for compact vapor-cell devices where the laser frequency can not be detuned since it is locked to the absorption peaks. Additionally, we analyze the wall-depolarizing effect on the performance of an alkali-metal atomic magnetometer operating in the spin-exchange relaxation-free regime. We show that the signal strength is highly limited by wall collisions, and we provide an upper bound for it.
• Abstract（参考訳）: 原子の蒸気細胞では、原子は内部の表面と衝突し、スピンが壁上でランダムになる。 この壁脱分極効果は拡散性があり、高温下ではより小さな蒸気電池で顕著になる。 本研究では,光励起アルカリ金属原子の偏光を150ドルのセシウスに加熱したミリサイズのセルで調べる。 我々は,完全非分極化と非分極化の2つの極限境界条件を検討し,それらの境界間の分極差の解析的推定を行う。 非偏極の場合、ポンプビームの吸収は平均的な原子偏極に比例する。 しかし、完全な偏極壁の場合、吸収ピークは極性最小値に対応できる。 壁効果を軽減するため, ポンプパワーを維持しながらポンプビームの直径を小さくし, セル壁の照明を防止し, 中央のポンプ強度を高めることを提案する。 これは、レーザー周波数が吸収ピークにロックされているため、分解できない小型の蒸気セルデバイスにとって重要である。 さらに, スピン交換緩和系で作動するアルカリ金属原子磁気センサの性能に及ぼす壁偏極効果を解析した。 信号強度は壁面衝突によって非常に制限されていることを示し,その上界を提供する。

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