상온 세슘 원자 증기셀에서의 전자기 유도투과 특성

Abstract

상온 Cs 원자 증기 셀에서 전자기 유도투과(electromagnetically induced transparency : EIT) 현상을 조사하였다. 결합광의 주파수는 D2 전이선에 해당하는 6S1/2, F=3 6P3/2, F’=2,3,4와 6S1/2, F=4 6P3/2, F’=3,4,5의 6개의 전이선에 고정시키고, 각각의 경우 조사광 주파수를 6S1/2, F=3 6P3/2, F’=2,3,4 또는 6S1/2, F=4 6P3/2, F’=3,4,5 전이선 근방에서 변조시키면서 EIT 신호를 관측하였다. 결합광과 조사광이 같은 F값을 가지는 경우 전자기 유도 투과(EIT) 및 전자기 유도 흡수(EIA) 현상(V형, N형)을 모두 관측할 수 있었으며, 서로 다른 F값을 가지는 경우에는 Λ-형 전자기 유도투과 현상을 관측 할 수 있었다. D2 전이선의 경우 초미세 준위 간의 에너지 간격이 상온에서의 도플러 선폭보다 작기 때문에, 결합광과 조사광을 같은 방향으로 투과시켰을 때 Cs 원자의 속도 분포에 따라 도플러 이동된 신호도 같이 나타남을 확인할 수 있었다. 이러한 도플러 효과로 인하여 결합광은 이웃한 초미세 준위로도 공진되기 때문에 전자기 유도 투과 신호는 9가지 경우의 EIT 효과가 합해져서 나타나게 된다. 본 논문에서는 도플러 효과를 고려하여 발생할 수 있는 공진 조건들로부터 전체적인 스펙트럼을 이론적으로 예측하고 실험결과를 설명하였다. 결합광의 디튜닝을 조절하면, 전자기 유도투과 신호의 세기 및 신호의 모양이 바뀌게 되며, Λ-형 전자기 유도투과 현상의 경우 결합광을 F=4 F’=4 에서 350MHz이상 디튜닝 하였을 때 EIA와 유사한 신호가 나타나게 됨을 알 수 있었다. 이에 대한 실험결과를 도플러 효과를 고려한 계산식으로 설명할 수 있었다.