使用单离子探针观测空间依赖的旋转多普勒频移

我们展示了一项利用单个被捕获离子激发于两束共传播涡旋激光束来研究旋转多普勒效应的实验。该装置隔离了场的方位角梯度，消除了纵向和曲率效应。我们通过将单个离子确定性地定位在光束上，对该现象进行了详细表征，获得了依赖于离子角速度和两束光之间光学轨道角动量之差的信号。对测量结果的解释得到了数值模拟和简化分析模型的支持。我们的结果揭示了旋转多普勒效应的关键特性，表明该效应在接近光束中心时增强，并且与光束束腰无关。这为利用超冲量或超多普勒频移来感知和操纵垂直于光束传播方向的原子运动提供了见解。