論文の概要: Complex-valued 3D atomic spectroscopy with Gaussian-assisted inline holography

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.09117v2
• Date: Thu, 23 May 2024 04:30:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-25 05:01:27.290847
• Title: Complex-valued 3D atomic spectroscopy with Gaussian-assisted inline holography
• Title（参考訳）: ガウス支援インラインホログラフィーを用いた複素数値3次元原子分光法
• Authors: Xing Huang, Yuzhuo Wang, Jian Zhao, Saijun Wu,
• Abstract要約: 本研究では, インラインホログラフィーにおけるガウス分解支援手法の開発と実験により, 3次元に分散した小原子試料の吸収と相変化の同時測定を行った。 原子数や相互作用強度の不確かさに非常に敏感な位相角の読み出しでは、数百原子の遷移周波数に対して100kHzレベルの単発分解能が得られる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.608499944121466
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: When a laser-cooled atomic sample is optically excited, the envelope of coherent forward scattering can often be decomposed into a few complex Gaussian profiles. The convenience of Gaussian propagation helps addressing key challenges in digital holography. In this work, we theoretically develop and experimentally demonstrate a Gaussian-decomposition-assisted approach to inline holography, for single-shot, simultaneous measurements of absorption and phase shift of small atomic samples sparsely distributed in 3D. Experimentally, we image a sparse lattice of $^{87}$Rb samples on the D2 line, to resolve their axial positions with micrometer precision, and to retrieve their complex-valued spectroscopic images. With the phase-angle readouts that are highly insensitive to atom-number and interaction-strength uncertainties, we achieve hundred-kHz-level single-shot-resolution to the transition frequency with merely hundreds of atoms. We further demonstrate 3D sensing of local light shift with micrometer spatial resolution.
• Abstract（参考訳）: レーザー冷却された原子サンプルが光学的に励起されると、コヒーレント前方散乱の包絡はいくつかの複雑なガウスプロファイルに分解される。 ガウス伝播の利便性は、デジタルホログラフィーにおける重要な課題に対処するのに役立つ。 本研究では, 単発ホログラフィにおけるガウス分解支援手法を理論的に開発し, 実験的に実証した。 実験的に,D2線上には$^{87}$Rbのスパース格子を像化し,その軸位置をマイクロメートル精度で解き,複素値の分光像を検索した。 原子数や相互作用強度の不確かさに非常に敏感な位相角の読み出しでは、数百原子の遷移周波数に対して100kHzレベルの単発分解能が得られる。 さらに,マイクロメートル空間分解能による局所光シフトの3次元センシングを実証した。

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