利用涡旋激光束激发原子跃迁
量子物理
2015-11-24 v1
摘要
光子携带一个与自旋相关的角动量单位~\cite{Beth1936}。结构化的涡旋光束携带额外的轨道角动量，其也可转移到物质~\cite{Allen1992}。这一额外的扭转已被用于例如驱动光镊中微观粒子的运动以及在简并量子气体中产生涡旋~\cite{He1995,Andersen2006}。在此我们演示了将光束横向空间结构的光学轨道角动量转移到原子的内部（电子）自由度。探测位于涡旋中心局域化的单俘获 Ca 离子的四极跃迁，我们观察到强烈修正的选择定则，其同时考虑了光子自旋和场的涡度。特别地，我们表明即使旋转对称性守恒，原子也能从单个光子吸收两个角动量量子。与之前的发现~\cite{Araoka2005,Loeffler2011a,Mathevet2013}相反，我们的实验允许涡旋激光束的涡度决定光学激发的条件，这有助于关于光子轨道角动量能否转移到原子内部自由度的长期讨论~\cite{VanEnk1994,Babiker2002,Jauregui2004, Schmiegelow2012, Mondal2014, Scholz-Marggraf2014}，并为利用它来定制光-物质相互作用铺平道路。
引用
@article{arxiv.1511.07206,
title = {Excitation of an Atomic Transition with a Vortex Laser Beam},
author = {Christian T. Schmiegelow and Jonas Schulz and Henning Kaufmann and Thomas Ruster and Ulrich G. Poschinger and Ferdinand Schmidt-Kaler},
journal= {arXiv preprint arXiv:1511.07206},
year = {2015}
}
备注
5 pages, 3 figures