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激光冷却和囚禁中性原子

目前利用激光来冷却和囚禁中性原子的技术已取得激动人心的进展。通过使用廉价的二极管激光器和蒸汽室收集器,有效地降低  (本文共6页) 阅读全文>>

华东师范大学
华东师范大学

三能级原子激光冷却、囚禁与操控的理论研究

在过去的二十年中,中性原子的激光冷却、囚禁与操控的理论与实验研究得到了快速的发展。本文首先综述了中性原子的激光导引、囚禁与冷却研究的发展概况及其玻色—爱因斯坦凝聚实验的进展;其次,就“三能级原子的激光冷却、囚禁与操控”进行了深入系统的理论研究;最后,就本文的研究工作进行了总结,并就本课题的未来研究进行了展望。本文利用缀饰原子方法,得到了Λ型三能级原子与激光场相互作用的一般解析解,它包括本征值、本征态和光学势等。对~(87)Rb原子,当光强I<2.5×10~6W/m~2时,本文得到的一般解析解对任意失谐都成立,它是到目前为止最精确的解析表达式。在小饱和参数近似下,这些一般解析解可简化为一些文献中的近似表达式。我们的研究发现缀饰三能级原子的光学势和偶极力具有一对失谐非共振峰,自发辐射率具有一对失谐共振峰。我们还发现自发辐射率和耗散力在小失谐条件下具有强度饱和效应。利用有效摩擦系数,我们发现偶极梯度力可用于实现三能级原子的蓝失谐激光S...  (本文共171页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(安徽光学精密机械研究所)
中国科学院研究生院(安徽光学精密机械研究所)

Rb原子的激光冷却与囚禁

中性原子的激光冷却与囚禁是原子物理学中一个崭新的研究领域,因其具有深远的物理意义和广阔的应用前景而引起了物理学家的普遍关注。本学位论文围绕Rb原子的激光冷却与囚禁,报道了以下几个方面的工作: 综述了激光冷却与囚禁原子、分子的研究历史及发展过程,介绍了国内外的研究现状和最新成果,展望了原子的激光冷却与囚禁技术的应用前景。叙述了激光冷却与囚禁中性原子的相关原理,介绍了一些激光冷却与囚禁中性原子的常用实验方法,重点介绍了磁光阱的工作原理和实验方案。建立了一套激光囚禁Rb原子的实验装置,描述了Rb气室、Rb样品源、磁场线圈的制作和高真空条件下样品的装载方法。叙述了实验中光学系统、激光器系统的组成和信号监视的手段。在熟悉光栅外腔稳频二极管激光器的性能的基础上,制作了温度控制和稳频反馈电路,用无多谱勒饱和吸收光谱的方法实现了二极管激光器的稳频,使激光器的有效线宽小于1MHz,同时用声光调制的办法实现了激光的频率红移,解决了激光冷却与囚禁原...  (本文共93页) 本文目录 | 阅读全文>>

华东师范大学
华东师范大学

应用于镱原子光钟的光晶格研究

基于超冷中性原子和单个囚禁离子的光频标频率不确定度远远低于当前最好的铯喷泉原子钟,是下一代时间频率基准的有力竞争者。光钟不仅可以用来测量基本物理常数的变化,也是全球定位系统和高速通信网络中的重要技术。目前最好的光钟是铝离子光钟,其不确定度已经达到了10-18量级,但是离子光钟的稳定度受到量子投影噪声的限制。而中性原子光晶格钟能同时探测大量囚禁在光晶格中的原子,其稳定度远远高于离子光钟。镱(Yb)原子具有毫赫兹的超窄线宽和丰富的同位素种类,是中性原子光晶格钟中的研究热点。目前国际上镱原子光钟的频率不确定度达到了10-16,但是与理论期望值还差两个数量级,镱原子光钟的不确定度还有很大的提高空间。对于费米子光晶格钟早期的研究集中在费米原子87Sr上,核自旋为9/2。本文我们选用核自旋为1/2的171Yb原子,具有最简单的费米子结构,是研究费米原子光晶格钟的最佳原子。本论文主要介绍了171Yb原子的二级冷却和光晶格的实验研究,提出了通过...  (本文共127页) 本文目录 | 阅读全文>>

华东师范大学
华东师范大学

采用半高斯光束的重力光学表面势阱及其强度梯度冷却

本文简单介绍了中性原子的激光冷却与囚禁,主要介绍了中性原子的强度梯度冷却和实现冷原子囚禁的蓝失谐光学势阱,并介绍了光学原子反射镜的基本原理和两种光学原子反射镜的方案,即消逝波原子反射镜和半高斯光束原子反射镜。同时还介绍了原子干涉仪的基本原理、及两大类型的原子干涉仪:德布罗意原子干涉仪和内态原子干涉仪的几种实验方案以及实验结果。本文提出了一种新颖的重力光学表面光阱的新方案,它采用的聚焦半高斯光束反射镜具有消逝波强度梯度力高的优点,同时克服了消逝波的范德瓦儿斯吸引势的弊端,同时具有很高的光学势。根据衍射理论,我们计算了聚焦半高斯光束反射镜在x方向的相对强度分布,给出了相对衍射光强与高斯光束光腰的关系,发现强度梯度与光腰几乎没有什么关系。为了计算聚焦的半高斯光束光场反射原子的光学势、偶极力以及后面对原子冷却结果的模拟,我们拟合了反射镜表面附近绝对光强分布。分析了原子在这种原子反射镜构成的重力光学表面光阱中的冷却原理,给出了理论计算结果...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国计量科学研究院
中国计量科学研究院

锶原子的激光冷却和囚禁

基于激光冷却和囚禁的铯原子喷泉钟是目前准确度最高的时间频率基准,其频率不确定度已经进入10-16量级。而激光冷却中性原子或单离子光钟有潜力实现10-18的量级,比目前最好的喷泉钟高100倍以上。2006年第17届CCTF会议将锶原子的5s21S1-5s5p3P0作为时间频率的次级秒定义之一。在不远的将来,有可能代替铯原子频率标准成为更加先进的时间频率秒定义。锶原子的冷却和囚禁是锶光钟研究中最基础也是最重要的一步。实验中,用锶原子单重态1S0-1P1的跃迁作为初级冷却,跃迁线宽约32 MHz,所对应激光为波长461nm的蓝光。利用原子的激光冷却和囚禁技术,用自旋翻转型塞曼减速器成功将大量锶原子从速度400 m/s以上冷却到速度50 m/s以下,并用磁光阱囚禁了锶原子,形成蓝MOT原子团。再加入二维准直、重泵浦激光后MOT中囚禁的原子数有10倍以上的增加。经过实验测量得到蓝MOT中的原子寿命为355 ms,原子数为108,温度为2-...  (本文共103页) 本文目录 | 阅读全文>>