Исследование взаимодействия атомов Cs с поверхностью сапфира с использованием сверхтонкой ячейки и метода вычисления второй производной спектра поглощения паров

Abstract

The influence of the interaction of Cs atoms with a dielectric surface on the position and shape of the hyperfine components of the D2 line at nanometer-order distances between atoms and the surface is studied. The use of a nanocell with a wedge-shaped gap made it possible to study the dependence of the shifts of all the hyperfine components of the D2 line corresponding to the transitions Fg = 3- Fe = 2, 3, 4 and Fg = 4- Fe = 3, 4, 5, on the distance L between the atoms and the sapphire surface windows in the range of 50–400 nm. At L less than 100 nm, due to the van der Waals interaction, there is a strong broadening of atomic transitions and a shift of their frequencies to the low-frequency region of the spectrum (red shift). The calculation of the second derivative (SD) of the vapor absorption spectra in the nanocell allows one to spectrally resolve the hyperfine components of the atomic transition down to L about 50 nm and measure the coefficient of the van der Waals interaction C3. It is shown that, at L <100 nm, an additional red shift occurs with increasing atomic density, while at relatively large distances between atoms and the surface L about 400 nm, an increase in atomic density causes a blue shift of the atomic transition frequencies. The above results are important in the development of miniature submicron devices containing atomic vapor of alkali metal.

Коэффициеннты уширения и сдвига линий D-=SUB=-1-=/SUB=- и D-=SUB=-2-=/SUB=- атомов Rb неоном: разрешение сверхтонких компонент в полуволновой ячейке с применением техники двойного дифференцирования по частоте

“…Для таких атомов доплеровский сдвиг частоты перехода мал. Для дальнейшего сужения производилось двойное дифференцирование спектра поглощения A ′′ (ν), что обеспечивало дополнительное сужение атомных линий в спектре второй производной (SD -second derivative) [21][22][23][24]. Это особенно важно для частотного разделения близко расположенных атомных переходов [23,24].…”

Магнитоиндуцированные переходы в спектральной окрестности D-=SUB=-2-=/SUB=--линии атомов Cs: гигантский рост вероятностей переходов и различное асимптотическое поведение в растущем поперечном магнитном поле

“…обычных" атомных переходов. Так, в работах [10,13,14] переходы MI были использованы при создании электромагнитно-индуцированной прозрачности для формирования темных оптических резонансов в сильных магнитных полях.…”

“…При этом вся группа переходов расположена значительно выше по частоте, почти на 15 GHz, по сравнению с соседними атомными переходами. В работах [10,13,14] MI переходы были использованы для формирования темных оптических резонансов в процессе электромагнитноиндуцированний прозрачности в сильных магнитных полях. В работe [15] для количественного определения степени взаимодействия атома с магнитным полем была введена характерная величина индукции магнитного поля B 0 = A h f s /µ B , где A h f s -магнитная дипольная константа основного уровня атома, µ B -магнетон Бора [16].…”

“…Тем не менее, переходы MI2 в атоме Cs на сверхтонких переходах F g = 3 → F e = 5 D 2 -линии удается регистрировать в магнитных полях, достигающих 8 kG. В работах [6,7,14] было выявлено правило для интенсивностей переходов MI2 в зависимости от поляризации возбуждающего излучения: в случае атомных переходов F e −F g = F = +2 интенсивности максимальны при возбуждении излучением с круговой поляризацией σ + (m F ′ −m F = +1), в то время как в случае атомных переходов F e −F g = F = −2 интенсивности максимальны при возбуждении излучением с круговой поляризацией σ − (m F ′ −m F = −1). Для некоторых МI переходов различие в интенсивности при использовании σ + -и σ −излучений может достигать многих порядков величины [7].…”