論文の概要: Chirped Pulse Control of Raman Coherence in Atoms and Molecules
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.01232v1
- Date: Sun, 3 Sep 2023 17:40:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-06 20:41:35.265214
- Title: Chirped Pulse Control of Raman Coherence in Atoms and Molecules
- Title（参考訳）: 原子・分子におけるラマンコヒーレンスのチャープパルス制御
- Authors: Jabir Chathanathil and Svetlana A. Malinovskaya
- Abstract要約: コヒーレントアンチストークスラマン分光法に基づく新しいチャープパルス制御法を提案する。
C-CARS法のロバスト性, スペクトル選択性, 断熱性は, 検出, 撮像, 検出に有用であることが証明された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A novel chirped pulse control scheme is presented based on Coherent
Anti-Stokes Raman Spectroscopy (C-CARS) aiming at maximizing the vibrational
coherence in atoms and molecules. The scheme utilizes chirping of the three
incoming pulses, the pump, the Stokes and the probe, in the four-wave mixing
process of C-CARS to fulfill the adiabatic passage conditions. The derivation
of the scheme is based on simplifying the four-level system into a
'super-effective' two level system via rotating wave approximation and
adiabatic elimination of the excited state manifold. The robustness, spectral
selectivity and adiabatic nature of C-CARS method may prove useful for sensing,
imaging, and detection. It is demonstrated that the selectivity in excitation
of vibrational degrees of freedom can be controlled by carefully choosing the
spectral chirp rate of the pulses. The C-CARS control scheme is applied to a
surrogate methanol molecule to generate an optimal anti-Stokes signal
backscattered from a cloud of molecules a kilometer away. The theory is based
on the solution of the coupled Maxwell-Liouville von Neumann equations and
focuses on the quantum effects induced in the target molecules by the control
pulse trains. The propagation effects of pulses through the medium are
evaluated and the buildup of the molecular-specific anti-Stokes signal is
demonstrated numerically. A deep learning technique, using Convolutional Neural
Networks (CNN), is implemented to characterize the control pulses and evaluate
time-dependent phase characteristics from them. The effects of decoherence
induced by spontaneous decay and collisional dephasing are also examined.
Additionally, we present the technique of Fractional Stimulated Raman Adiabatic
Passage (F-STIRAP) and demonstrate that it can be utilized for remote detection
in a multi-level system by creation of a maximally coherent superposition
state.
- Abstract（参考訳）: 原子と分子の振動コヒーレンスを最大化することを目的としたコヒーレントアンチストークスラマン分光法(C-CARS)に基づく新しいチャープパルス制御法を提案する。
この方式は、C-CARSの4波混合過程における3つのパルス、ポンプ、ストークス、プローブのチャープを利用して、断熱通路条件を満たす。
このスキームの導出は、励起状態多様体の回転波近似と断熱的除去を通じて、4レベルシステムを「超効率」2レベルシステムに単純化することに基づいている。
C-CARS法のロバスト性、スペクトル選択性および断熱性は、検出、撮像、検出に有用である。
パルスのスペクトルチャープ速度を慎重に選択することにより,振動の自由度を励起する選択性を制御することができることを示した。
C-CARS制御スキームは代理メタノール分子に適用され、1キロ離れた分子の雲から後方散乱した最適なアンチストークス信号を生成する。
この理論は、結合したマクスウェル・リウヴィル・フォン・ノイマン方程式の解に基づいており、制御パルス列によって標的分子に誘導される量子効果に焦点を当てている。
媒質中におけるパルスの伝搬効果を評価し,分子特異的なアンチストークス信号の蓄積を数値的に示す。
畳み込みニューラルネットワーク(cnn)を用いた深層学習手法を実装し,制御パルスの特性と時間依存位相特性の評価を行った。
自然崩壊と衝突脱落による脱コヒーレンスの影響についても検討した。
さらに,F-STIRAP(Frictional Stimulated Raman Adiabatic Passage)の手法を提案し,最大コヒーレントな重ね合わせ状態を作成することで,多層システムにおけるリモート検出に有効であることを示す。
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