Magnetooptisko signālu modēlēšana Cs atomu tvaikos, izmantojot "Julia" programmēšanas rīkus

Abstract

Tika izstrādāta jauna programma fluorescences un absorbcijas signālu modelēšanai, iekļaujot kodā signālu atkarību no ārējā magnētiskā lauka un Doplera efekta. Signāli tika modelēti, izmantojot optiskos Bloha vienādojumus, lai iegūtu blīvuma matricas, kas raksturo atomu kvantu stāvokļus. Lai modelētu signālus Cs D_1 līnijai, kodā tika iekļauta pumpējošā un zondējošā stara raksturojošie parametri. Šāda staru konfigurācija ir noderīga magnetometra izstrādes procesā. Tika apskatīti vairāki parametri magnetometra optimizācijai. Iegūtie aprēķini liecina, ka magnetometra izstrādei optimālākā supersīkstruktūras pāreja Cs D1 līnijā ir F_g=4→F_e=4, piemērotākā Rabi frekvence ir aptuveni 0.5 MHz, un ir vēlams iegūt pēc iespējas mazāku caurlidošanas relaksācijas γ vērtību. Izmantojot modelētos datus, tika noteikts, ka teorētiskais magnetometra jutīgums var sasniegt vērtību aptuveni vērtību 3.02∙10^(-9) G Hz-1/2.

A new computer program was developed to model fluorescence and absorption signals, including in the code the signal dependence of the external magnetic field and the Doppler effect. The signals were modelled using optical Bloch equations to obtain density matrices that describe the quantum states of the atoms. To model the signals for the Cs D_1 line, the pumping and probing beam characteristics were included in the code. This beam configuration is useful in the process of magnetometer development. Several parameters for magnetometer optimisation were considered. The resulting calculations show that for designing a magnetometer the optimal hyperfine transition of the Cs D1 line is F_g=4→F_e=4, the most suitable Rabi frequency is about 0.5 MHz, and it is desirable to obtain the smallest possible value of the flythrough relaxation γ. Using the simulated data, it was determined that the theoretical magnetometer sensitivity could reach a value of approximately 3.02∙10^(-9) G Hz-1/2.