Rubidyum atomlarında doğrusal olmayan lazer spektroskopisi ve metrolojik uygulamaları

Abstract

Bu deneysel çalışmada Rubidyum (Rb) atomları S-D ve S-P enerji geçişlerinde iki foton soğrulma teknikleri kullarıılaraktan Rb atomlarının dış kaviteli diyot lazer (external cavity diode laser, ECDL) ışınlarıyla etkileşimlerinden elde edilecek iki foton soğrulma rezonansları gözlenmiş ve incelenmiştir. Îki foton soğurum rezonansları hem P-S geçişindeki floresans sinyallerinden hem de doğrudan S-D geçişleri arasındaki polarizasyon/Faraday sinyallerinden gözlenmiştir. Floresans ve Faraday sinyalleri 87Rb atomlarının 5Sı/2 (Ft=2) - SUs^tr^) ve 5Sı/2 (Ft=2) - 5D5/2(FU=3) süper ince geçişlerine kilitlenmiş lazerlerin frekans değişimlerinin Rb atomları sıcaklıklarına ve dış manyetik alana göre değişimleri vuru frekans tekniği kullanılarak ölçülmüştür. Ayrıca atomların sıcaklık değişiminden dolayı meydana gelen atomlar arası etkileşim, dış manyetik alan ve lazer ışık yoğunluğunun bu rezonansların bant genişlikleri ve genliklerine olan etkileri araştırılmıştır. Çalışmada iki adet birbirinden bağımsız ECDL sistemi kurulmuştur. Kurulan bu sistemler ayrı ayrı Rb atomları iki-foton floresans ve Faraday smyaUerinin süper ince geçişlerine kilitlenerek lazer sistemlerinin kısa ve uzun zaman aralıklanndaki frekans kararlılıkları Allan değişim istatistiği kullanılarak ölçülmüştür.

In this experimental work two-photon absorption resonances obtained from the interaction between the external cavity diode lasers (ECDL) and Rubidium (Rb) atoms on S-D and S-P energy transitions of Rb atoms were observed and investigated by using two-photon absorption techniques. Two-photon absorption resonances were observed on both fluorescence signals from P-S transitions and polarization/Faraday signals directly from S-D transitions. By using the beat frequency technique the frequency fluctuations of the locked fluorescence and Faraday signals to the 5Sm (Ft=2) - 5D5^(FU=4) and 5Si/2 (Ft=2) - 5D5/2(FU=3 hyperfine transitions of 87Rb atoms in accordance with Rb atoms temperature and external magnetic field were measured. In addition the effects of interactions between the atoms due to temperature deviations of atoms, external magnetic field and laser intensity to line with and amplitude of these resonances were investigated. Two independent ECDL systems were constructed in work. These constructed systems were locked to hyperfine transitions of fluorescence and Faraday signals of Rb atoms separately and the short and long time stabilities of laser systems were measured by using Allan variance statistics.