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87Rb原子は左図のようなエネルギー準位を持つ。 ここに記した F=2 <=> F'=3 準位間は、双極子許容遷移で孤立している。 しかしながら、超微細構造のエネルギー間隔が小さいため、この遷移のみを共鳴励起しても、ある一定数の原子は、非共鳴遷移で F=1 状態にオプティカルパンプする。 この非共鳴遷移の割合は、左図に記した2つの共鳴光(C, R)の入射方法を工夫することで、測定することが出来る。
たとえば、下表に記した状態を、左から右へと時間発展させる。 このとき、F=2 <=> F'=3 共鳴光で吸収計測する直前に、F=1 <=> F'=2 共鳴光を入射しない場合をパターンA、入射する場合をパターンBとする。 すると、パターンAでは F=2 状態に残っている原子のみが観測にかかるが、パターンBでは、F=1 状態に落ちた原子も、再び F=2 に戻されているので、結果的に F=1 と F=2 状態の両方を足した分布が観測される。 これを利用すると、dark molasses 状態における Off-resonant transition が計測出来る。
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MOT | molasses | dark molasses | No pre-pump Pattern A |
Absorption measurement |
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MOT | molasses | dark molasses | Pre-Pump ON Pattern B |
Absorption measurement |
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Fig.1 : F=1 状態と F=2 状態の空間的分離の状態 |
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Fig.2 : 非共鳴遷移率の光強度依存 |
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