Field Shift of Coherent Population Trapping Resonance Taking into Account Spatial Inhomogeneity of the Light Beam

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We study the field shift of coherent population trapping (CPT) resonance excited by a bichromatic field in an open Λ system with account for the Gaussian profile of the laser radiation intensity. Two methods for error signal formation are considered: the harmonic frequency modulation and the step phase modulation (phase jumps). It is shown that the spatial inhomogeneity of the light beam leads to an essentially nonlinear dependence of the error signal shift on the laser radiation intensity. We propose an approach for the linearization of this dependence, which is important for the development of methods for suppressing the field shift in atomic clocks based on CPT resonances.

About the authors

D. V. Kovalenko

Novosibirsk State University;Institute of Laser Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: viyudin@mail.ru
Novosibirsk, 630090 Russia;Novosibirsk, 630090 Russia

V. I. Yudin

Novosibirsk State University;Institute of Laser Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences;Novosibirsk State Technical University

Email: viyudin@mail.ru
Novosibirsk, 630090 Russia;Novosibirsk, 630090 Russia;Novosibirsk, 630073 Russia

M. Yu. Basalaev

Novosibirsk State University;Institute of Laser Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences;Novosibirsk State Technical University

Email: viyudin@mail.ru
Novosibirsk, 630090 Russia;Novosibirsk, 630090 Russia;Novosibirsk, 630073 Russia

N. V. Strokova

Novosibirsk State University

Email: viyudin@mail.ru
Novosibirsk, 630090 Russia

A. V. Taychenachev

Novosibirsk State University;Institute of Laser Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: viyudin@mail.ru
Novosibirsk, 630090 Russia;Novosibirsk, 630090 Russia

O. N. Prudnikov

Novosibirsk State University;Institute of Laser Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: viyudin@mail.ru
Novosibirsk, 630090 Russia;Novosibirsk, 630090 Russia

References

  1. F. Riehle, Frequency Standards: Basics and Applications, Wiley-VCH, New York (2005).
  2. L. Maleki and J. Prestage, Metrologia 42, S145 (2005).
  3. A. Derevianko and M. Pospelov, Nat. Phys. 10, 933 (2014).
  4. J. Vanier and C. Tomescu, The Quantum Physics of Atomic Frequency Standards, CRC Press, Boca Raton (2015).
  5. C. Lisdat, G. Grosche, N. Quintin et al., Nature Commun. 7, 12443 (2016).
  6. N. Poli, C. W. Oates, P. Gill, and G. M. Tino, Rivista del Nuovo Cimento 36, 555 (2013).
  7. T. E. Mehlst¨aubler, G. Grosche, Chr. Lisdat, P. O. Schmidt, and H. Denker, Rep. Prog. Phys. 81, 064401 (2018).
  8. M. S. Safronova, Ann. Phys. 531, 1800364 (2019).
  9. G. Alzetta, A. Gozzini, M. Moi, and G. Orriols, Il Nuovo Cimento B 36, 5 (1976).
  10. Б. Д. Агапьев, М. Б. Горный, Б. Г. Матисов, Ю. В. Рождественский, УФН 163, 1 (1993)
  11. B. D. Agap'ev, M. B. Gornyi, B. G. Matisov, and Yu. V. Rozhdestvenskii, Phys. Usp. 36, 763 (1993).
  12. E. Arimondo, Prog. Opt. 35, 257 (1996).
  13. J. Vanier, Appl. Phys. B 81, 421 (2005).
  14. V. Shah and J. Kitching, Adv. Atom. Mol. Opt. Phys. 59, 21 (2010).
  15. S. Knappe, P. D. D. Schwindt, V. Shah, L. Hollberg, J. Kitching, L. Liew, and J. Moreland, Opt. Express 13, 1249 (2005).
  16. Z. Wang, Chin. Phys. B 23, 030601 (2014).
  17. J. Kitching, Appl. Phys. Rev. 5, 031302 (2018).
  18. M. Zhu and L. S. Cutler, in Proceedings of 32th Annual Precise Time and Time Interval Systems and Applications Meeting, Institute of Navigation, Inc., Reston, Virginia (2000), p. 311.
  19. S. A. Zibrov, I. Novikova, D. F. Phillips, R. L. Walsworth, A. S. Zibrov, V. L. Velichansky, A. V. Taichenachev, and V. I. Yudin, Phys. Rev. A 81, 013833 (2010).
  20. D. Miletic, C. A olderbach, M. Hasegawa, R. Boudot, C. Gorecki, and G. Mileti, Appl. Phys. B 109, 89 (2012).
  21. Y. Yano, W. Gao, S. Goka, and M. Kajita, Phys. Rev. A 90, 013826 (2014).
  22. J. W. Pollock, V. I. Yudin, M. Shuker, M. Yu. Basalaev, A. V. Taichenachev, X. Liu, J. Kitching, and E. A. Donley, Phys. Rev. A 98, 053424 (2018).
  23. D. S. Chuchelov, V. V. Vassiliev, M. I. Vaskovskaya, V. L. Velichansky, E. A. Tsygankov, S. A. Zibrov, S. V. Petropavlovsky, and V. P. Yakovlev, Physica Scripta 93, 114002 (2018).
  24. C. Carl'e, M. Petersen, N. Passilly, M. Abdel Ha z, E. de Clercq, and R. Boudot, IEEE Trans. Ultrason., Ferroelectr., Freq. Control 68, 3249 (2021).
  25. V. I. Yudin, A. V. Taichenachev, M. Yu. Basalaev, T. Zanon-Willette, J. W. Pollock, M. Shuker, E. A. Donley, and J. Kitching, Phys. Rev. Appl. 9, 054034 (2018).
  26. V. I. Yudin, A. V. Taichenachev, M. Yu. Basalaev, T. E. Mehlst¨aubler, R. Boudot, T. Zanon-Willette, J. W. Pollock, M. Shuker, E. A. Donley, and J. Kitching, New J. Phys. 20, 123016 (2018).
  27. M. Abdel Ha z, G. Coget, M. Petersen, C. Rocher, S. Gu'erandel, T. Zanon-Willette, E. de Clercq, and R. Boudot, Phys. Rev. Appl. 9, 064002 (2018).
  28. M. Abdel Ha z, G. Coget, M. Petersen, C. E. Calosso, S. Gu'erandel, E. de Clercq, and R. Boudot, Appl. Phys. Lett. 112, 244102 (2018).
  29. M. Shuker, J. W. Pollock, R. Boudot, V. I. Yudin, A. V. Taichenachev, J. Kitching, and E. A. Donley, Phys. Rev. Lett. 122, 113601 (2019).
  30. M. Shuker, J. W. Pollock, R. Boudot, V. I. Yudin, A. V. Taichenachev, J. Kitching, and E. A. Donley, Appl. Phys. Lett. 114, 141106 (2019).
  31. M. Yu. Basalaev, V. I. Yudin, D. V. Kovalenko, T. Zanon-Willette, and A. V. Taichenachev, Phys. Rev. A 102, 013511 (2020).
  32. Д. В. Коваленко, М. Ю. Басалаев, В. И. Юдин, Т. Занон-Виллет, А. В. Тайченачев, КЭ 51, 495 (2021)
  33. D. V. Kovalenko, M. Yu. Basalaev, V. I. Yudin, T. Zanon-Willette, and A. V. Taichenachev, Quantum Electron. 51, 495 (2021).
  34. C. Carl'e, M. Abdel Ha z, S. Keshavarzi, R. Vicarini, N. Passilly, and R. Boudot, Opt. Express 31, 8160 (2023).
  35. V. Shah, V. Gerginov, P. D. D. Schwindt, S. Knappe, L. Hollberg, and J. Kitching, Appl. Phys. Lett. 89, 151124 (2006).
  36. B. H. McGuyer, Y.-Y. Jau, and W. Happer, Appl. Phys. Lett. 94, 251110 (2009).
  37. R. Boudot, P. Dziuban, M. Hasegawa, R. K. Chutani, S. Galliou, V. Giordano, and C. Gorecki, J. Appl. Phys. 109, 014912 (2011).
  38. Y. Zhang, W. Yang, S. Zhang, and J. Zhao, J. Opt. Soc. Amer. B 33, 1756 (2016).
  39. M. I. Vaskovskaya, E. A. Tsygankov, D. S. Chuchelov, S. A. Zibrov, V. V. Vassiliev, and V. L. Velichansky, Opt. Express 27, 35856 (2019).
  40. S. Yanagimachi, K. Harasaka, R. Suzuki, M. Suzuki, and S. Goka, Appl. Phys. Lett. 116, 104102 (2020).
  41. V. I. Yudin, M. Yu. Basalaev, A. V. Taichenachev, J. W. Pollock, Z. L. Newman, M. Shuker, A. Hansen, M. T. Hummon, R. Boudot, E. A. Donley, and J. Kitching, Phys. Rev. Appl. 14, 024001 (2020).
  42. M. Abdel Ha z, R. Vicarini, N. Passilly, C. E. Calosso, V. Maurice, J. W. Pollock, A. V. Taichenachev, V. I. Yudin, J. Kitching, and R. Boudot, Phys. Rev. Appl. 14, 034015 (2020).
  43. V. I. Yudin, M. Yu. Basalaev, A. V. Taichenachev, D. A. Radnatarov, V. A. Andryushkov, and S. M. Kobtsev, J. Phys. Conf. Ser. 2067, 012003 (2021).
  44. Д. А. Раднатаров, С. М. Кобцев, В. А. Андрюшков, М. Ю. Басалаев, А. В. Тайченачев, М. Д. Радченко, В. И. Юдин, Письма в ЖЭТФ 117, 504 (2023).
  45. А. Н. Литвинов, И. М. Соколов, Письма в ЖЭТФ 113, 791 (2021)
  46. A. N. Litvinov and I. M. Sokolov, JETP Lett. 113, 763 (2021).
  47. К. А. Баранцев, А. С. Курапцев, А. Н. Литвинов, ЖЭТФ 160, 611 (2021)
  48. K. A. Barantsev, A. S. Kuraptsev, and A. N. Litvinov, JETP 133, 525 (2021).
  49. Я. А. Фофанов, И. М. Соколов, ЖЭТФ 162, 297 (2022)
  50. Ya. A. Fofanov and I. M. Sokolov, JETP 135, 255 (2022).
  51. К. А. Баранцев, Г. В. Волошин, А. С. Курапцев, А. Н. Литвинов, И. М. Соколов, ЖЭТФ 163, 162 (2023).
  52. M. Yu. Basalaev, V. I. Yudin, A. V. Taichenachev, M. I. Vaskovskaya, D. S. Chuchelov, S. A. Zibrov, V. V. Vassiliev, and V. L. Velichansky, Phys. Rev. Appl. 13, 034060 (2020).
  53. V. I. Yudin, A. V. Taichenachev, M. Yu. Basalaev, and D. V. Kovalenko, Opt. Express 25, 2742 (2017).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».