論文の概要: Dual-Frequency Absorption Spectroscopy in Laser-Cooled Rubidium Atoms: Theoretical Modeling and Experiment
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.18150v1
- Date: Mon, 25 Aug 2025 15:56:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-26 18:43:45.849622
- Title: Dual-Frequency Absorption Spectroscopy in Laser-Cooled Rubidium Atoms: Theoretical Modeling and Experiment
- Title（参考訳）: レーザー冷却ルビジウム原子の二重周波数吸収分光 : 理論的モデリングと実験
- Authors: Gour Pati, Mauricio Pulido, Fredrik K. Fatemi, Gustavo Acosta, Renu Tripathi,
- Abstract要約: レーザー冷却87Rbと85Rb原子を用いた二周波吸収分光法(DFAS)を実証した。
高コントラストのドップラーフリー共鳴が生成され、冷原子時計におけるレーザー安定化にDFASを用いることの適性が示唆された。
我々はルビジウムセルで発生する二重周波数スペクトルを正確にモデル化するためにモデルを拡張した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We demonstrate dual-frequency absorption spectroscopy (DFAS) using laser-cooled 87Rb and 85Rb atoms. Doppler-free resonances with high-contrast are produced, which suggest the suitability of using dual-frequency absorption spectroscopy (DFAS) for laser stabilization in a cold-atom-based coherent population trapping (CPT) clock, and for developing a compact, high-performance optical frequency standard using an integrated magneto-optical trap (MOT). We developed a model using density-matrix equations to accurately simulate DFAS in the atomic medium without applying any simplifying approximations. Comprehensive simulations are performed using our multi-level system model to analyze dual-frequency spectra produced in cold atom ensembles under different experimental conditions, including the effect of magnetic field, and two-photon detuning. The simulations accurately yield amplitudes, linewidths, frequency shifts, and lineshapes of DFAS resonances under these experimental conditions. We also demonstrate a simple mechanism for performing CPT spectroscopy by implementing a DFAS laser lock using trapped atoms in the MOT. Additionally, we have extended our model to accurately model the dual-frequency spectrum produced in rubidium cell, which is a medium of practical interest for vapor-cell-based quantum sensing applications.
- Abstract（参考訳）: レーザー冷却87Rbと85Rb原子を用いた二周波吸収分光法(DFAS)を実証した。
高コントラストのドップラーフリー共鳴は、冷原子系コヒーレント集団トラップ(CPT)クロックにおけるレーザー安定化のための二周波吸収分光法(DFAS)の使用と、統合磁気光学トラップ(MOT)を用いた小型で高性能な光周波数標準の開発に適していることを示唆する。
本研究では,原子媒体中のDFASを簡易な近似を適用することなく正確にシミュレーションする密度行列式を用いたモデルを開発した。
マルチレベルシステムモデルを用いて、磁場の影響や2光子デチューニングなど、異なる実験条件下で、低温原子アンサンブルで発生する二重周波数スペクトルを解析する。
これらの実験条件下では, DFAS共鳴の振幅, 直線幅, 周波数シフト, ラインハップを正確に生成する。
また,MOTに閉じ込められた原子を用いたDFASレーザーロックを実装することで,CPT分光を行うための簡単な機構を示す。
さらに,このモデルを拡張して,ルビジウムセルで発生する二重周波数スペクトルを正確にモデル化した。
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