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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.09117v3
• Date: Sat, 28 Sep 2024 05:51:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-01 21:58:05.999532
• 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: インラインホログラフィーのためのガウス分解支援手法を開発し, 単ショット, 吸収率, 位相シフトプロファイルの同時測定を行った。 位相角の読み出しは遷移飽和に対して頑丈なだけでなく、原子番号や光誘起相互作用強度の変動にも敏感である。 マイクロメートル空間分解能で局所光の原子配列へのシフトを測定することで、単発3Dフィールドセンシングを実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.608499944121466
• License:
• 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 develop a Gaussian-decomposition-assisted approach to inline holography, for single-shot, simultaneous measurements of absorption and phase-shift profiles of small atomic samples sparsely distributed in 3D. The sample axial positions are resolved with micrometer resolution, and their spectroscopy are extracted from complex-valued images recorded at various probe frequencies. The phase-angle readout is not only robust against transition saturation, but also insensitive to atom-number and optical-pumping-induced interaction-strength fluctuations. Benefiting from such features, we achieve hundred-kHz-level single-shot resolution to the transition frequency of a $^{87}$Rb D2 line, with merely hundreds of atoms. We further demonstrate single-shot 3D field sensing by measuring local light shifts to the atomic array 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, 単発ホログラフィのためのガウス分解支援手法を開発し, 3次元空間に分散した小原子試料の吸収と位相シフトプロファイルの同時測定を行った。 試料の軸位置はマイクロメートル分解能で解決され、その分光は様々なプローブ周波数で記録された複素数値画像から抽出される。 位相角の読み出しは、遷移飽和に対する堅牢性だけでなく、原子番号や光ポンピングによる相互作用強度の変動にも敏感である。 このような特徴から、100kHzレベルの単発分解能を$^{87}$Rb D2ラインの遷移周波数に達成し、数百の原子しか持たない。 さらに,局所光の原子配列へのシフトをマイクロメートル空間分解能で測定することで,単発3Dフィールドセンシングを実証する。

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