下一代计时标准——光子钟

日本研究人员近日展示的一种利用“光格”捕获中性原子的方法开启计时方法的新纪元．这种将锶原子捕获进一个光格制成的光子钟的精确度可达10^-18秒．比现在的锶-133原子钟的精确度10^-15秒要高三个量级．     

豌豆大小的磁力计

一种只有豌豆般大小的磁力计已被美国国家标准与技术研究所(NIST)的P．Schwindt博士领导的研究组研制成功．这种磁力计的基本原理是利用铷原子的各个量子能级的能量大小是与其周围的磁场有关的这一事实．他们将一小部份的铷原子压缩在一个胶囊内，并让激光通过原子形成一个可读的记录用来作精确的测量．整个装置的大小只有12mm^3．但是这个小磁力计可以在许多方面对磁场进行测量，     

Rb原子滤波器的实验研究

本文用热Rb原子进行了光学滤波的研究。将一束激光调谐到Rb原子D2线的F=1→F′=2共振吸收线上,使其泵浦Rb原子,实现原子布居极化(即将Rb原子制备到能级F=2上)。当一束信号光反向穿过该介质时,若信号光频率调谐到原子"吸收窗口"(D1线F=2→F′=2),该介质对信号光大量吸收,信号光透射率仅为0.14%;若信号光频率调谐到原子"透明窗口"(D1线F=1→F′=2),信号光透射率高于47.4%。这种极化的原子介质可以用来做光学滤波器。     

中国计量科学研究院实现74cm高的冷原子喷泉

用磁光阱和光学粘胶方法制备超冷原子样品 ,把原子冷却到绝对零度附近 (～ 10 - 6 K) ,随后赋予其一定的向上运动速度 (例如几米 /秒 ) ,让原子只在重力场作用下作弹道运动飞行 ,便形成冷原子喷泉———原子上升到一最高点然后散落下来 .这种原子喷泉首先在改进原子钟性能上获得重要应用 :在原子弹道飞行的路径上设置微波谐振腔 ,应用冷原子与微波辐射场相互作用产生的谐振信号 ,将使原子钟的准确度至少提高一个数量级 .1995年以来 ,法国、美国和德国相继研制成功铯原子喷泉钟 ,现在达到的频率不确定度约为 2× 10 - 15,相当于走时两千万年…     

各向异性光子晶体中∧型原子动力学性质研究

讨论了各向异性光子晶体中外驱动场作用下∧型原子的动力学性质及辐射谱特性．通过理论分析和数值计算发现，原子上下能级的布居数将出现准周期性振荡的性质，其振荡的频率和振荡的幅度与上能级的耗散系数γ，驱动场的作用强度，驱动场和共振频率失谐度δ等相关；原子上能级与光子晶体带边的相对位置将直接影响到原子自发辐射的模式．此外，从辐射谱的角度分析光子晶体对原子周围辐射场的特性及其传输性质的影响．     

用微波调制的半导体激光观测^8^7Rb超精细能级的相干共振

用微波调制的半导体激光泵浦８７Ｒｂ汽泡室原子，直接观察到其基态超精细能级间△ｍＦ＝０、±１和±２的能级相干共振信号，其中Ｏ－Ｏ（Ｆ＝２，ｍＦ＝０）能级相干共振信号可用作原子钟的参考标准．     

第五篇 原子和原子核基本知识──第十八章 原子和原子核基本知识

第五篇原子和原子核基本知识──第十八章原子和原子核基本知识练习一光谱和光谱分析原子模型激光及其应用一、判断题１．原子由高能级自发地向低能级跃迁而发出的光叫普通光。［］２．原子受激辐射而产生的光叫激光。［］３．有了粒子数反转分布，就可以产生光放大，从而...     

Sr原子M-M跃迁激光的动力学模型

建立了一个反映高频脉冲放电激励的Sr原子M-M跃迁激光的动力学模型，阐明了各激光谱线上能级的主要抽运途径：其中301μm上能级是在放电脉冲早期通过更高能级的自发辐射和激光跃迁得到布居，而另3条谱线的上能级主要是通过余辉期一价Sr离子和电子的碰撞复合以及He和三重态Sr原子的混和碰撞实现布居.定量的计算结果与实验测量结果相一致，圆满解释了各种光脉冲的时间延迟关系. 关键词： 锶原子激光 M-M跃迁 动力学模型     

冷原子气体的时频测量——光晶格原子钟

基于冷原子气体的时频测量在近20年里快速发展,引起了人们的广泛关注,其典型代表是基于大量中性原子的光晶格原子钟。利用超稳钟激光同时探测囚禁在光晶格里成千上万个冷原子的钟跃迁信号,光晶格原子钟已实现10^-18量级的频率准确度和10^-17量级的秒级稳定度,大幅度提高了时频测量的精度。文章概述了光晶格原子钟的发展历史、工作原理、性能评估及应用前景。     

冷原子气体的时频测量——光晶格原子钟

基于冷原子气体的时频测量在近20年里快速发展,引起了人们的广泛关注,其典型代表是基于大量中性原子的光晶格原子钟。利用超稳钟激光同时探测囚禁在光晶格里成千上万个冷原子的钟跃迁信号,光晶格原子钟已实现10^-18量级的频率准确度和10^-17量级的秒级稳定度,大幅度提高了时频测量的精度。文章概述了光晶格原子钟的发展历史、工作原理、性能评估及应用前景。     

锶原子光晶格钟自旋极化谱线的探测

87Sr原子存在核自旋,在磁场作用下原子能级会分裂成不同塞曼子能级.通过光抽运对原子进行自旋极化,其自旋极化谱线的探测为锶光钟系统的闭环锁定提供精确的频率参考.本文对~(87)Sr原子钟跃迁能级5s~2~1S_0→5s5p~3P_0中的m_F=+9/2和m_F=-9/2的塞曼磁子能级自旋极化谱线进行了探测.经过一级宽带冷却和二级窄线宽冷却与俘获后,锶冷原子温度为3.9μK,原子数目为3.5×10~6.利用邻近"魔术波长"的813.426 nm半导体激光光源实现水平方向的一维光晶格装载.采用归一化探测方法用线宽为Hz量级的698 nm钟激光对~1S_0→~3P_0偶极禁戒跃迁进行探测,在150 ms的探测时间下获得线宽为6.7 Hz的钟跃迁简并谱.在磁光阱竖直方向施加一个300 mGs的偏置磁场获得塞曼分裂谱,并通过689 nm的圆偏振自旋极化光进行光抽运,最终在探测时间为150 ms时,获得左右旋极化谱线线宽分别为6.2 Hz和6.8 Hz.     

X射线透明

通常气体原子吸收一定频率的光，这种频率对应于气体原子中两个量子能级之间的能量差。但是如果存在第三个能级，则可能产生所谓电磁诱发透明的量子现象。为产生这种现象，用一束激光作为抽运束，造成第二个与第三个能级的相干叠加，成为所谓的“缀饰态”。如果调谐得适当，由第一态到两个缀饰态的跃迁发生相消干涉。     

强磁场下Cs原子超精细塞曼能级上的光泵浦研究

强磁场中的Ｃｓ原子有较大的超精细塞曼分裂，实验用频率可调谐的窄线宽半导体激光调谐到各超精细塞曼能级上进行光泵浦，利用稳态吸收谱方法研究了原子的光泵浦。表明基态超精细相互作用的碰撞修正项导致的驰豫跃迁是谱形状和电子自旋极化新特征的根缘。同时提出了强场下极化度的一种测量方法。     

各向异性光子晶体中二能级原子和自发辐射场间的纠缠

应用Von Neumann熵和Schmid tnumber K两种纠缠度量讨论了各向异性光子晶体中二能级原子和自发辐射场间纠缠度的演化性质.研究发现,原子-光场纠缠度的演化与原子上能级和光子晶体能带带边的相对位置有关,当原子上能级处于光子晶体禁带内,原子-光场纠缠度将保持稳定,当原子上能级处于光子晶体能带中,原子-光场纠缠度先增大后衰减到零.纠缠度的大小还与原子的初态有关.可以通过控制原子的初态和原子上能级与带边的相对位置来控制原子-光场纠缠度的演化特性.     

微波调制的里德堡原子集体量子跳跃

对于一个三能级原子体系,原子的两个基态能级通过微波耦合起来,其中一个基态能级可被激发到里德堡态,从而可观察量子跳跃现象.本文采用量子轨线方法研究了微波调制的里德堡原子集体量子跳跃.研究结果表明,微波耦合基态能级可以提高光子关联,增强光子聚束效应,即使较少的原子中也可以观察到系统在高里德堡占据数态和低里德堡占据数态之间的切换.这一结果为将来进一步研究里德堡自旋晶格中的多体动力学提供了新思路.     

多能级原子系统暗压缩态的制备

基于二能级原子暗压缩态的制备方案，对多能级原子系统暗压缩态的产生机理进行研究，并提出一个如何在多能级原子系统中制备压缩态的方案。结果表明，在Lamb—Dicke近似下，考虑边带冷却效应就可以将多能级原子冷却至最低最子态；通过选择合适的入射光中心频率，利用多能级原子系统同样可以激光冷却被俘获的原子，并导致暗压缩态的出现。     

一维σ^＋—σ^—冷却光和再抽运光对多能级钠原子作用研究

表述了包含钠２４个磁能级的原子在一维σ＾＋－σ＾－冷却光和再抽运光中各磁子能级粒子分布随时间变化的公式及多普勒冷却力，计算并讨论了不同冷却光失谱情况，不同抽抽运光强和失谐情况下原子的多普勒冷却力的上能级粒子数占基态总粒子数的比例Ｐ（ｖ）随速度的变化，该模型的计算结果能解释在磁光陷阱（ＭＯＴ）实验中的现象和和为磁光陷阱实验选择参数时的参考。     

双光束抽运对全光Cs原子磁力仪灵敏度的影响

原子磁力仪的灵敏度直接取决于抽运光对原子的极化率。分析了Cs原子气室中充入13 332.2 Pa He缓冲气体,两束抽运光频率分别锁定在Cs原子D1线F=4F=3和F=3F=4共振跃迁线时,基态和激发态各磁子能级上粒子数变化的动力学过程,发现在抽运光的持续作用下Cs原子基态F=3和F=4各磁子能级上的粒子被完全抽运至|F=4,mF=4态,Cs原子极化率达到最大值。同时,实验结果证明双光束抽运有效提高了磁力仪响应特性曲线的信噪比,从而使原子磁力仪的灵敏度提高了34%。     

低温区观测汞原子高激发态

低温区观测汞原子高激发态詹可雷，王绪志（安徽淮南矿业学院２３２００１）汞原子处于激发态时，有两套能级结构，一套单一态，一套三重态．对ｓｐ组态，６ｐ电子可处在４种状态。６１Ｐ１态的能级为６．７ｅＶ，６３Ｐ２．１．０态的能级分别为５．４６ｅＶ，４．８９ｅ...     

一种低速、连续、单色性好的冷原子束

本文提出一种利用磁光阱冷却捕获技术制备低速、连续、单色性好原子束的方法及技术.采用3维磁光阱从背景Rb蒸汽中捕获Rb87原子进行冷却、捕获形成原子云团,利用在纵向方向上结构设计的小孔将冷原子云团推出形成冷原子束,并在原子束行进方向上采用2维光学黏胶对原子束进行准直,采用态制备激光对其进行态制备,全部制备到Rb87原子的基态能级|F=1>上,从而为原子惯性技术(原子干涉仪、原子重力仪、原子加速度计)、原子频标(原子钟)提供低速、连续、单色性好的原子束.文章对于制备技术的实验系统及实验结果进行了详细的阐述.