自由空间中离子的高效饱和

我们报告了光与物质界面的演示，该界面将光耦合到自由空间中的单个 $^{174}\textrm{Yb}^+$ 离子。该界面通过部分包围离子的抛物面镜实现。它将拉盖尔 - 高斯光束转换为汇聚于镜面焦点的线性偶极子波。通过测量原子跃迁的非线性响应，我们推断出在原子共振半线宽失谐处，达到 $1/4$ 上能级布居数所需的功率为 $692\pm20~\textrm{pW}$。在扫描离子穿过焦点的同时进行此测量，提供了焦点强度分布图。从测得的功率中，我们推断出当从半立体角照射时，线性偶极子跃迁的耦合效率为 $7.2\pm0.2~\%$，这是自由空间中单原子报道的最佳耦合效率之一。