論文の概要: Cavity-resonated detection of spin polarization in a microfabricated
atomic vapor cell
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.12256v1
- Date: Tue, 19 Dec 2023 15:39:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-20 15:02:42.595311
- Title: Cavity-resonated detection of spin polarization in a microfabricated
atomic vapor cell
- Title（参考訳）: マイクロファブリケート原子蒸気セルにおけるスピン偏極の空洞共鳴検出
- Authors: Mar\'ia Hern\'andez Ruiz, Yintao Ma, Hana Medhat, Vito Giovanni
Lucivero and Morgan W. Mitchell
- Abstract要約: 我々は,光共振器内における微小共振器内での原子蒸気の電子スピン偏極の連続的なパウンド・ドレーバー・ハル(PDH)非破壊モニタリングを実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9998523506998631
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We demonstrate continuous Pound-Drever-Hall (PDH) nondestructive monitoring
of the electron spin polarization of an atomic vapor in a microfabricated vapor
cell within an optical resonator. The two-chamber silicon and glass cell
contains $^{87}$Rb and 1.3 amagat of N$_{2}$ buffer gas, and is placed within a
planar optical resonator formed by two mirrors with dichroic dielectric
coatings to resonantly enhance the coupling to phase-modulated probe light near
the D$_2$ line at 780 nm. We describe the theory of signal generation in this
system, including the spin-dependent complex refractive index, cavity optical
transfer functions, and PDH signal response to spin polarization. We observe
cavity transmission and PDH signals across $\approx 200$ GHz of detuning around
the atomic resonance line. By resonant optical pumping on the 795 nm D$_1$
line, we observe spin-dependent cavity line shifts, in good agreement with
theory. We use the saturation of the line shift vs. optical pumping power to
calibrate the number density and efficiency of the optical pumping. In the
unresolved sideband regime, we observe quantum-noise-limited PDH readout of the
spin polarization density, with a flat noise floor of $9 \times 10^9$ spins
cm$^{-3}$ Hz$^{-1/2}$ for frequencies above 700 Hz. We note possible extensions
of the technique.
- Abstract（参考訳）: 光共振器内のマイクロファブリケーション蒸気セルにおける原子蒸気の電子スピン分極の非破壊的モニタリングを連続的に実施する。
2つのチャンバーシリコン及びガラスセルは、n$_{2}$バッファガスの$^{87}$rb及び1.3アマガットを含み、二色誘電体コーティングを有する2枚のミラーにより形成された平面光共振器内に配置され、d$_2$線近傍の位相変調プローブ光への結合を780nmで共振的に強化する。
本稿では,スピン依存型複素屈折率,共振器光伝達関数,スピン偏光に対するPDH信号応答などの信号生成理論について述べる。
我々は、原子共鳴線を周回する波長200$GHzの共振器とPDH信号を観測する。
795 nm d$_1$ライン上の共鳴光ポンピングにより、スピン依存キャビティ線シフトを観測し、理論とよく一致した。
我々は、ラインシフトと光ポンピングパワーの飽和を利用して、光ポンピングの数密度と効率を校正する。
未解決のサイドバンド系では、スピン偏極密度の量子ノイズに制限されたPDH読み出しを観測し、700Hz以上の周波数に対して9×9のスピンs cm$^{-3}$ Hz$^{-1/2}$のフラットノイズフロアを観測した。
この手法の拡張の可能性に留意する。
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