微加工原子蒸气池中自旋极化的腔增强探测

我们展示了在光学谐振腔内的微加工蒸气池中，对原子蒸气电子自旋极化的连续 Pound-Drever-Hall (PDH) 非破坏性监测。该双腔室硅玻璃池包含 $^{87}$Rb 和 1.3 amagat 的 N$_{2}$ 缓冲气体，并被置于由两个带有二向色性介电涂层的反射镜构成的平面光学谐振腔内，以谐振增强对 780 nm 处 D$_{2}$ 谱线附近的相位调制探测光的耦合。我们描述了该系统中信号产生的理论，包括自旋相关的复折射率、腔光学传递函数，以及 PDH 信号对自旋极化的响应。我们在原子共振谱线周围约 200 GHz 的失谐范围内观察到了腔透射和 PDH 信号。通过在 795 nm D$_{1}$ 谱线上的谐振光抽运，我们观察到了自旋相关的腔谱线偏移，这与理论吻合良好。我们利用谱线偏移随光抽运功率的饱和来校准数密度和光抽运效率。在未分辨边带区，我们观察到了自旋极化密度的量子噪声限制 PDH 读出，在 700 Hz 以上频率下具有 $9 \times 10^9$ spins cm$^{-3}$ Hz$^{-1/2}$ 的平坦噪声底。我们指出了该技术可能的扩展方向。