Three-photon electromagnetically induced transparency in Rydberg atoms
Rydberg atomlarında üç-foton uyarımlı elektromanyetik olarak indüklenmiş şeffaflık
- Tez No: 571474
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEVİLAY SEVİNÇLİ, DOÇ. DR. ÖZGÜR ÇAKIR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fotonik Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 81
Özet
Elektromanyetik olarak indüklenmis ̧ s ̧effaflık (EIT), opak bir atomik ortamın, uyarım yollarının yıkıcı giris ̧ime ug ̆raması ile s ̧effaflas ̧tıg ̆ı bir kuantum es ̧uyumluluk olayı- dır. EIT ilk kez, üç seviyeli lambda sisteminde gözlenmis ̧tir. Atomik ortamın optik tep- kisinin deg ̆is ̧ime ug ̆radıg ̆ı bu sistemde s ̧effaflık, ıs ̧ık alanının etkisiyle indüklenmis ̧ atomik es ̧uyumluluklarının geçis ̧ rezonansında yıkıcı giris ̧imi ile elde edilmistir. EIT sistemleri ile, dog ̆rusal olmayan büyük Kerr etkileri ve yavas ̧ ıs ̧ık gibi önemli etkiler gözlenmis ̧tir. Rydberg EIT ortamı, atomik sistemlerin optik özelliklerini, dog ̆rusal olmayan optik etk- ileri çalıs ̧mak için ve Rydberg atomlarının kontrol edilebilir etkiles ̧imleri sayesinde etk- iles ̧imli çok atom sistemlerini daha iyi anlamak için kullanılmıs ̧tır. Yakın geçmis ̧te, Ryd- berg EIT, Cs atomik buharında, dört seviyeli basamak sistemi ile deneysel olarak göster- ilmis ̧tir. Bu sistemde güçlü giydirme alanı, prob alanı icin s ̧effaflık penceresi açılmasını sag ̆lamıs ̧tır. Rydberg EIT terahertz rejiminde, elektrometride, metrolojide ve kuantum bilgi bilimlerinde potansiyel uygulamalar vaat etmektedir ancak dört düzeyli Rydberg EIT sistemlerinde genis ̧ kapsamlı çalıs ̧malar nadirdir. Bu tezde; sog ̆uk atomlarda üç-foton uyarımlı basamak Rydberg EIT sistemi incelenmis ̧tir. Atom-ıs ̧ık etkiles ̧imleri, etkiles ̧im- siz dört seviyeli basamak sistemleri için gelis ̧tirilmis ̧tir ve sonra etkiles ̧imli çok atomlu sistemler için genis ̧letilmis ̧tir. Baslangıçta, atomik etkiles ̧imler olmayan sistemler için durag ̆an durum çözümleri elde edilmis ̧tir. Daha sonra Rydberg atom etkiles ̧imleri olan sistemler için ortalama alan ve oran denklemleri yontemleri kullanılarak Rydberg EIT or- tamı çalıs ̧ılmıs ̧tır. Ancak is ̧lem gücü ve zaman yetersizlig ̆inden dolayı oran denklemleri yontemi sonuca ulas ̧tırılamamıs ̧tır. Rydberg EIT sistemlerinde, Rydberg-Rydberg etk- iles ̧imlerini incelemek icin, öncelikle basit bir durum olan etkiles ̧imli iki atom durumu ortalama alan yontemi kullanılmı ̧stır. Daha sonra, büyük sistemler için daha gerçekçi sonuçlar elde etme hedefiyle, kendi içinde tutarlı ortalama alan yöntemi gelis ̧tirilmis ̧tir. van der Waals etkiles ̧imlerinin kuvveti arttıkça, Rydberg blokaj mekanizması etkisini art- tırmıs ̧ ve elektromanyetik olarak indüklenmis ̧ s ̧effaflık rezonanstan kayarak etkisini yi- tirmis ̧tir. Bu, Ryberg EIT ortamlarındaki kontrol edilebilir Rydberg etkiles ̧imlerinin, or- tamın optik tepkisinin kontrollü bir s ̧ekilde deg ̆is ̧tirilebilmesini sag ̆ladıg ̆ı gorülmüs ̧tür.
Özet (Çeviri)
Electromagnetically Induced Transparency (EIT) is a quantum coherence phe- nomenon, in which an atomic medium is rendered transperent via destructive interference of excitation pathways. EIT was first observed in a three-level lambda scheme where a modified optical response is achieved by the interference of light field induced atomic state coherences at the resonance of transition. An EIT system also produces important optical effects including giant Kerr non-linearity and slow light. Rydberg-EIT media have been used to study optical properties of atomic media, non-linear optical effects and to gain better understanding on interacting many-body systems due to the controllable in- teractions of Rydberg atoms. Recently EIT in a four-level ladder scheme was realized experimentally in a dressed-state manner with Cs atomic vapor, in which a strong dress- ing field allows for a transparency window to be opened for probe field. Rydberg EIT has potential applications in terahertz regime, electrometry, metrology and quantum in- formation science, but extensive studies on four-level Rydberg EIT schemes are scarce. In this thesis; three-photon EIT in a cold atomic ensemble that has a ladder type excita- tion scheme, in which the highest energy state is a Rydberg state is investigated. Atom- light interactions of a four-level ladder system is developed for non-interacting case, then extended to many-body case. Starting with the steady-state solutions without atomic in- teractions, Rydberg EIT system is analyzed using mean-field and rate equation methods, though due to inadequate computing power and lack of time we could not finalize the rate equation method. To understand effects of Rydberg-Rydberg interactions on these systems in detail, two-body case is investigated with mean-field method. Afterwards, to achieve more realistic results, a self-consistent mean-field method for larger systems is developed. It is observed that as the van der Waals interaction energy increases, Rydberg blockade becomes more prominent. Therefore induced transparency weakens, broadens and shifts away from the resonance as expected. This means that, controllable interac- tions in a Rydberg EIT medium enables to control and modify the optical response of the atomic medium.
Benzer Tezler
- Galyum ürün çekirdeklerinin enerji seviyelerinin ve kalay numunelerinin derişimlerinin fotonükleer reaksiyonlarla belirlenmesi
Determination of the energy levels of gallium's product nuclei and the concentration of tin in tin-containing samples by photonuclear reactions
ALP CESUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MESUT KARAKOÇ
- Quantization of chiral solitonic bag model and application to nucleons
Başlık çevirisi yok
TUĞRUL YILMAZ
- Mikro ve nano yapılı süper çözünürlük kırınım optiklerinin tasarımı ve üretimi
Design and production of micro and nano structured super resolution diffractive optics
KEMAL RÜZGAR
Doktora
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AKIN BACIOĞLU
- a-SİC:H ince filmlerde elektriksel ölçümler ve ölçü düzeneğinin kurulması
Başlık çevirisi yok
HALİT TAŞKIN
