Published April 28, 2016
| Version v1
Publication
Open
Narrow band amplification of light carrying orbital angular momentum
- 1. Universidade Federal de Pernambuco
- 2. Universidade Federal Rural de Pernambuco
- 3. Laboratoire Aimé Cotton
Description
We report on the amplification of an optical vortex beam carrying orbital angular momentum via induced narrow Raman gain in an ensemble of cold cesium atoms. A 20% single-pass Raman gain of a weak vortex signal field is observed with a spectral width of order of 1 MHz, much smaller than the natural width, demonstrating that the amplification process preserves the phase structure of the vortex beam. The gain is observed in the degenerated two-level system associated with the hyperfine transition 6S1/2(F = 3) ↔ 6P3/2(F' = 2) of cesium. Our experimental observations are explained with a simple theoretical model based on a three-level Λ system interacting coherently with the weak Laguerre-Gauss field and a strong coupling field, including an incoherent pumping rate between the two degenerate ground-states.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
نبلغ عن تضخيم شعاع دوامي بصري يحمل زخمًا زاويًا مداريًا عبر كسب رامان الضيق المستحث في مجموعة من ذرات السيزيوم الباردة. لوحظ كسب رامان أحادي المسار بنسبة 20 ٪ لمجال إشارة دوامة ضعيف بعرض طيفي قدره 1 ميجا هرتز، وهو أصغر بكثير من العرض الطبيعي، مما يدل على أن عملية التضخيم تحافظ على بنية طور الشعاع الدوامي. لوحظ الكسب في النظام ثنائي المستوى المنحط المرتبط بالانتقال فائق الدقة 6S1/2 (F = 3) 6P3↔/2 (F'= 2) من السيزيوم. يتم شرح ملاحظاتنا التجريبية بنموذج نظري بسيط يعتمد على نظام من ثلاثة مستويات يتفاعل بشكل متماسك مع حقل لاغوير غاوس الضعيف ومجال اقتران قوي، بما في ذلك معدل ضخ غير متماسك بين الحالتين الأرضيتين المنحطتين.Translated Description (French)
Nous rapportons l'amplification d'un faisceau de vortex optique portant un moment angulaire orbital via un gain Raman étroit induit dans un ensemble d'atomes de césium froids. Un gain Raman à passage unique de 20% d'un champ de signal de vortex faible est observé avec une largeur spectrale de l'ordre de 1 MHz, beaucoup plus petite que la largeur naturelle, démontrant que le processus d'amplification préserve la structure de phase du faisceau de vortex. Le gain est observé dans le système dégénéré à deux niveaux associé à la transition hyperfine6S1/2 (F = 3↔)6P3/2 (F' = 2) du césium. Nos observations expérimentales sont expliquées avec un modèle théorique simple basé sur un système Λ à trois niveaux interagissant de manière cohérente avec le faible champ de Laguerre-Gauss et un fort champ de couplage, incluant un débit de pompage incohérent entre les deux états fondamentaux dégénérés.Translated Description (Spanish)
Informamos sobre la amplificación de un haz de vórtice óptico que transporta el momento angular orbital a través de la ganancia Raman estrecha inducida en un conjunto de átomos de cesio fríos. Se observa una ganancia Raman de un solo paso del 20% de un campo de señal de vórtice débil con un ancho espectral del orden de 1 MHz, mucho menor que el ancho natural, lo que demuestra que el proceso de amplificación conserva la estructura de fase del haz de vórtice. La ganancia se observa en el sistema degenerado de dos niveles asociado a la transición hiperfina6S1/2 (F = 3↔)6P3/2 (F' = 2) de cesio. Nuestros resultados experimentales se explican con un modelo teórico simple basado en un sistema Λ de tres niveles que interactúa coherentemente con el campo débil de Laguerre-Gauss y un campo de acoplamiento fuerte, que incluye una tasa de bombeo incoherente entre los dos estados fundamentales degenerados.Files
document.pdf
Files
(3.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:a1f06a11bb9de0286a3f78402bd8c966
|
3.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تضخيم النطاق الضيق للزخم الزاوي المداري الحامل للضوء
- Translated title (French)
- Amplification à bande étroite du moment angulaire orbital porteur de lumière
- Translated title (Spanish)
- Amplificación de banda estrecha de momento angular orbital portador de luz
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2343384945
- DOI
- 10.1364/oe.24.010078
References
- https://openalex.org/W1977278039
- https://openalex.org/W1983413431
- https://openalex.org/W1986598138
- https://openalex.org/W1990470959
- https://openalex.org/W2001278584
- https://openalex.org/W2012380704
- https://openalex.org/W2018705333
- https://openalex.org/W2022957517
- https://openalex.org/W2030871001
- https://openalex.org/W2064397921
- https://openalex.org/W2068470138
- https://openalex.org/W2075853094
- https://openalex.org/W2092691539
- https://openalex.org/W2094055587
- https://openalex.org/W2099055726
- https://openalex.org/W2124252998
- https://openalex.org/W2151932916
- https://openalex.org/W2217507766
- https://openalex.org/W2300111891
- https://openalex.org/W2962974121
- https://openalex.org/W3103249216
- https://openalex.org/W3104585759