論文の概要: Atomic photoexcitation as a tool for probing purity of twisted light modes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.10197v1
• Date: Mon, 16 Oct 2023 09:06:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-17 15:27:02.750449
• Title: Atomic photoexcitation as a tool for probing purity of twisted light modes
• Title（参考訳）: ねじれ光モードの純度探索ツールとしての原子光励起
• Authors: R. P. Schmidt, S. Ramakrishna, A. A. Peshkov, N. Huntemann, E. Peik, S. Fritzsche, A. Surzhykov
• Abstract要約: 原子物理学実験で用いられるねじれ光モードは、平面波放射の小さな混合によって汚染される。 提案手法は'twisted + plane wave' 放射と相互作用する原子またはイオンの磁化サブレベル集団の解析に基づく。 平面波放射の小さな混ざり合いでさえ、地中磁気サブレベルの個体群に顕著な変動をもたらすことが判明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The twisted light modes used in modern atomic physics experiments can be contaminated by small admixtures of plane wave radiation. Although these admixtures hardly reveal themselves in the beam intensity profile, they may seriously affect the outcome of high precision spectroscopy measurements. In the present study we propose a method for diagnosing such a plane wave contamination, which is based on the analysis of the magnetic sublevel population of atoms or ions interacting with the ''twisted + plane wave'' radiation. In order to theoretically investigate the sublevel populations, we solve the Liouville-von Neumann equation for the time evolution of atomic density matrix. The proposed method is illustrated for the electric dipole $5s \, {}^{2}\mathrm{S}_{1/2} \, - \, 5p \, {}^{2}\mathrm{P}_{3/2}$ transition in Rb induced by (linearly, radially, or azimuthally polarized) vortex light with just a small contamination. We find that even tiny admixtures of plane wave radiation can lead to remarkable variations in the populations of the ground-state magnetic sublevels. This opens up new opportunities for diagnostics of twisted light in atomic spectroscopy experiments.
• Abstract（参考訳）: 現代の原子物理学実験で用いられるねじれ光モードは、平面波放射の小さな混合によって汚染される。 これらの混合物はビーム強度プロファイルにはほとんど現れないが、高精度分光測定の結果に深刻な影響を及ぼす可能性がある。 本研究では,'twisted + plane wave'放射と相互作用する原子やイオンの磁気サブレベル集団の解析に基づいて,このような平面波汚染を診断する方法を提案する。 原子密度行列の時間発展について、理論的に下層集団を研究するために、Louville-von Neumann方程式を解く。 提案法は, 電気双極子5s, {}^{2}\mathrm{S}_{1/2} \, - \, 5p \, {}^{2}\mathrm{P}_{3/2}$ Rb の(直線的, 放射的, あるいは方位的に偏光された)渦光による遷移を, わずかに汚染した状態で示す。 平面波放射の小さな混ざり合いでさえ、地中磁気サブレベルの個体群に顕著な変動をもたらすことが判明した。 これにより、原子分光実験におけるツイスト光の診断の新しい機会が開かれる。

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