광격자에 포획된 원자가 발생하는 공명형광 스펙트럼의 편광에 따른 변화

Abstract

본 실험에서 우리는 아주 약한 신호도 측정할 수 있는 실시간 고-분해능 분광 시스템을 이용하여 광격자(optical lattice)안의 원자들이 발생시키는 빛의 근접공명형광 스펙트럼을 관측하였다. 원자들은 삼차원 광격자 안에 포획되어 있으며, 이것들은 Lamb-Dicke 영역(regime)에 속한 상태에 있다. 그렇기 때문에 우리가 관측하는 스펙트럼은 하나의 강한 Rayleigh 봉우리(peak) 뿐만 아니라 작은 Stokes 및 anti-Stokes Raman 옆 띠(side band) 봉우리를 가지고 있다. 우리는 관측하는 편광성분을 바꿔감에 따라 스펙트럼의 세 봉우리들의 경향이 달라지는 것을 확인 할 수 있었다. 본 논문에는 우리의 원자 포획 시스템과 실시간 고-분해능 분광 시스템, 그리고 단위격자구조의 자세한 내용이 소개되어 있다. 우리의 원자 포획시스템은 보통의 MOT와 달리 위상 안정화(phase stabilization)가 되어 있으며 실시간 고-분해능 분광 시스템은 광자 수 헤아림 방식의 2차 상관관계함수 분광법을 이용하고 있다. 또, 단위격자의 퍼텐셜 최저점에서의 전기장의 방향으로부터 발생하는 빛의 편광을 계산하였고 이를 편광각에 따른 빛의 세기를 측정하여 이 계산이 타당함을 확인하였다. 또한 여러 가지 편광성분의 스펙트럼을 측정하여 그 형태의 변화를 관측하였고, 특히 oscillation frequency가 포화매개변수와 편광각에 어떻게 의존하는지 정리하였다.