루비듐 원자 증기셀에서 전자기유도투과를 이용한 광 저장 실험

Abstract

85Rb D1 전이선에서의 전자기유도투과 현상을 이용한 광 저장 특성을 실험적으로 조사하였다. 1.5GHz AOM에 double path 방법을 사용하여 단일 레이저 광으로부터 3.036GHz의 주파수 차이를 갖는 조사광과 펌프광을 생성하였다. 완충 기체로N2이 들어있는 5cm 길이의 85Rb 원자 증기 셀에 열선을 감아 온도를 조절하였고 전선을 충분히 감아 자기장을 미세 조절할 수 있게 하였다. 광 저장의 가능하게 하기 위해 약 100KHz의 선폭을 갖는 전자기유도투과 신호를 발생시켰고, 조사광을 펄스파로 입사시켰을 때 약 6  s의 지연시간이 발생하였으며 이것으로부터 조사광의 군속도가 약 8333 m/s로 감소하였음을 알 수 있다. 조사광의 지속시간을 변화하여 본 결과 전자기유도투과신호의 선폭보다 훨씬 짧은 경우 펄스가 증기셀에 완전히 잡히지 못하여 발생하는 손실로 인해 재생 신호가 작은 것을 확인하였다. 펌프광이 꺼져있는 시간, 즉 저장시간을 길게 하였을 때도 재생 신호가 작아지는 것을 볼 수 있는데 이것은 원자들 사이에 발생하는 decoherence에 의한 효과로 이해할 수 있다. 자기장을 변화시키는 경우 제만 부준위가 넓게 벌어질수록 신호가 작아지는 경향을 보였으며, 온도를 증가시키는 경우 밀도가 증가하는 효과로 인해 재생신호가 커지지만 일정 온도를 넘어서면 원자의 운동으로 인해 공진주파수가 이동하게 되고 이로 인해 재생 신호는 줄어들게 된다. 또 증기셀의 온도에 따라 저장시간의 변화에 따른 재생신호의 크기 변화도 차이가 발생함을 볼 수 있었다.; We have experimentally observed light storage with single laser on 85Rb D1 transition line. Probe laser was generated by double-path method using 1.5GHz AOM. We performed the experiment in 5cm-long Rb atomic vapor cell filled a few torr of N2 buffer gas. We also used heating wire to control temperature of the cell, and solenoid to control magnetic field along the propagation direction of the optical beam. In order to appropriate condition for light-storage, we produced 100 kHz-width EIT signal. Under this condition, the pulsed probe light was delayed by about 6  s. This means the group velocity was slowed down by 8333 m/s. Short probe pulse duration time compared with EIT window width leads incoherent absorptive loss or leakage of the back edge. Because of decoherent effect between atomic gas, we could observe the decrease in the retrieved signal with increasing storage time. External magnetic field generates energy level splitting of an atom. This causes the decrease in the retrieved signal with increasing magnetic field intensity. In the case of different atomic vapor cell temperature, it had certain temperature range to maximize the retrieved signal. This is due to the increase in the atomic density with the temperature, and the short atomic coherence time and resonance frequency-shift at higher temperature owing to the collision between atoms.