상온의 87Rb 증기셀에서 속도 선택흡수선 관찰 및 선택된 원자의 속도성분 분석 = Observation of velocity selective absorption From 87Rb vapor at room temperature and analysis of the velocity component of selective atoms

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 87Rb의 증기셀에서 광펌핑 현상을 이용하여 원자의 속도선택 광펌핑 분광을 실시하였다. 본 실험에서는 주파수가 안정화된 펌핑광(pumping beam)과 주파수 조절이 가능한 조사광(probe beam)을 동시에 사용하였고 편광은 서로 수직으로 하였다. 두 빔을 반대 방향으로 진행시키고, 증기셀 속에서 서로 겹치게 한 상태에서 조사광의 진동수를 시간에 따라 변화시키면서 조사광의 흡수율을 측정하여 속도선택흡수신호를 관찰하였다. 펌핑광의 세기에 따른 속도선택흡수선의 변화와 펌핑광의 주파수를 주공진선에 안정화시켰을 때와 교차공진선에 안정화시켰을 때 각각의 신호변화를 관찰하면서 속도선택 흡수선에 기여하는 원자군이 가지는 레이저의 진행방향으로의 원자의 속도성분을 계산해 보았다.
조사광의 세기(Ib)는 35 μW/cm2 이고 펌핑광의 세기(Ip)가 3.73 mW/cm2 일 때 속도선택흡수선의 선폭이 좁고 피크가 크게 나왔음을 알 수 있었으며 펌핑광의 세기가 커짐에 따라 강한 레이저에 의한 선폭확대효과에 의해 속도선택 흡수선의 선폭(full width at half maximum ; FWHM)이 증가함을 관찰할 수 있었다. 특정 신호에 해당하는 원자군의 실험실좌표계에서의 조사광 방향의 속도성분은 0 m/s, -209 m/s, -333 m/s, -212 m/s, -333 m/s, -105 m/s, 105 m/s, 104 m/s, -108 m/s, -232 m/s, -229 m/s임을 실험적으로 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 이론적 배경 3
• 1. 루비듐 원자의 초미세 구조 3
• 2. 포화 흡수 분광 6
• 3. 속도군 선택 광펌핑 분광학 12
• Ⅲ. 실험장치 15
• 1. 레이저 시스템 15
• 가. 조사광 레이저 시스템 15
• 나. 펌핑광 레이저 시스템 17
• Ⅳ. 실험 결과 및 분석 19
• 1. 펌핑광의 주파수를 주공진선에 안정화시켰을 때의 신호변화 19
• 2. 펌핑광의 주파수를 교차공진선에 안정화시켰을 때의 신호변화 34
• 3. 펌핑광의 세기에 따른 속도선택흡수선의 신호변화 46
• Ⅴ. 결론 및 제언 49
• 참고문헌 51
• ABSTRACT 55
• 감사의 글 57