論文の概要: Broadband femtosecond lasers enable efficient two-photon excitation of the ultranarrow linewidth singlet 1s2s state in helium
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.13619v1
- Date: Wed, 17 Sep 2025 01:28:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-18 18:41:50.680878
- Title: Broadband femtosecond lasers enable efficient two-photon excitation of the ultranarrow linewidth singlet 1s2s state in helium
- Title（参考訳）: 広帯域フェムト秒レーザーはヘリウム中の超狭線幅1s2s状態の効率的な2光子励起を可能にする
- Authors: Shashank Kumar, Justin D. Piel, Chris H. Greene, Niranjan Shivaram,
- Abstract要約: 超狭線幅1s2s 1S_0$メタスタブル状態への効率的な人口移動のためのブロードバンドフェムト秒2光子励起方式を提案する。
20ドル(約1万2000円)の真空紫外(VUV)フェムト秒レーザーパルスを用いて、光イオン化損失を含む場合でも、直接2光子励起プロセスが25〜30%の人口移動効率を達成できることを理論的に実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4666493857924357
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose a broadband, femtosecond two-photon excitation scheme for efficient population transfer to the ultra-narrow linewidth $1s2s\ ^1S_0$ metastable state in helium. Using $120$ nm vacuum ultraviolet (VUV) femtosecond laser pulses, we theoretically demonstrate that a direct two-photon excitation process can achieve a population transfer efficiency of $25-30\%$, even when photoionization losses are included. The use of broadband pulses enables multiple excitation pathways to populate the excited state, in addition to compensating for significant AC Stark shifts occurring within the pulse duration. Furthermore, we introduce a two-color two-photon extreme ultraviolet-near infrared (XUV-IR) excitation scheme that will further reduce ionization losses and can achieve significantly higher transfer efficiencies of $\sim 70\%$. These results demonstrate that high excitation probability of ultra-narrow linewidth ($\sim 50$ Hz) excited states can be achieved with experimentally accessible femtosecond laser sources with a few THz bandwidth.
- Abstract（参考訳）: 超狭線幅1s2s\ ^1S_0$メタスタブル状態への効率的な人口移動のためのブロードバンドフェムト秒2光子励起方式を提案する。
20ドル(約1万2000円)の真空紫外(VUV)フェムト秒レーザーパルスを用いて、光イオン化損失を含む場合でも、直接2光子励起プロセスが25-30\%の人口移動効率を達成できることを理論的に実証した。
ブロードバンドパルスを用いることで、複数の励起経路が励起状態を発生させ、パルス持続時間内に発生する重要な交流スタークシフトを補償することができる。
さらに,2色2光子極端紫外(XUV-IR)励起方式を導入し,イオン化損失をさらに低減し,より高い転送効率を$\sim 70\%$とする。
これらの結果は、超狭線幅(\sim 50$ Hz)励起状態の高励起確率が、実験的にアクセス可能なフェムト秒レーザー源で実現可能であることを示す。
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