集成原子光学:原子芯片

原子光学是当前研究得比较热的学科，由于原子激光冷却技术和纳米技术的成熟，原子光学朝着微型化和集成化的方向发展．文章主要介绍了当前集成原子光学的一个焦点——原子芯片及其最新实验进展：包括不同形式的原子导引方式，当前原子芯片的实验工作，原子芯片在玻色—爱因斯坦凝聚(BEC)研究中的应用，以及原子芯片在其他方面的应用前景．     

集成原子光学及其原子芯片

随着原子激光冷却、囚禁与操控技术以及微米、纳米微电子制作技术的快速发展与不断完善,一个新兴的原子光学分支学科一“集成原子光学及其原子芯片”正在形成。本文重点介绍了集成原子光学及其原子芯片的集成方案、实验结果及其最新进展：包括表面微结构原子光学元器件、微磁结构集成原子光学、微光结构集成原子光学和微磁光结构集成原子光学及其原子芯片的设计方案与微制作技术及其最新实验结果。最后,简单总结了原子芯片的设计原则,讨论了芯片设计与研制中尚待解决的问题,并就集成原子光学的潜在应用及其未来发展作一简单展望。     

集成原子光学及其原子芯片

随着原子激光冷却、囚禁与操控技术以及微米、纳米微电子制作技术的快速发展与不断完善,一个新兴的原子光学分支学科—“集成原子光学及其原子芯片”正在形成。本文重点介绍了集成原子光学及其原子芯片的集成方案、实验结果及其最新进展:包括表面微结构原子光学元器件、微磁结构集成原子光学、微光结构集成原子光学和微磁光结构集成原子光学及其原子芯片的设计方案与微制作技术及其最新实验结果。最后,简单总结了原子芯片的设计原则,讨论了芯片设计与研制中尚待解决的问题,并就集成原子光学的潜在应用及其未来发展作一简单展望。     

原子干涉仪和原子光学研究的最新进展

综述了近年来原子干涉仪和原子光学研究领域研究领域工作的最近进展。重点介绍了德布罗意原子物质波干涉仪的基本物理原理，原子的杨氏双缝干涉实验，利用受激拉曼跃迁的原子干涉仪和Ｒａｍｓｅｙ原子干涉仪。     

原子光学讲座 第三讲 非线性原子光学

随着玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）的实现及其非线性效应研究的快速发展，原子光学的一门新兴分支学科——“非线性原子光学”已初步形成，并取得了一系列重大的实验进展．文章重点介绍了非线性原子光学的研究内容、实验结果及其最新进展，主要包括原子孤子、原子物质波中的四波混频、光速减慢与负群速现象、超流及涡流（vortex）、Josephson效应和物质波的相位相干放大等．     

原子光学讲座第二讲量子原子光学

近年来,有关玻色一爱因斯坦凝聚（BEC）及其量子光学性质的理论与实验研究得到了飞速发展,并取得了一系列重大进展,从而形成了一门原子光学的新分支学科——“量子原子光学”．文章重点介绍了量子原子光学的研究内容、实验结果及其最新进展,主要包括BEC实验研究的重大进展、原子量子态的实验制备、原子激光的产生及其最新进展、BEC凝聚体或原子激光的相干性和费米原子气体的量子简并等．     

原子的激光冷却与捕陷（I）

本文综述了近年来原子的檄光冷却与捕陷领域实验工作的进展，首先介绍了辐射场对原子机械力作用的物理原理。然后分别叙述原子束的激光减速、原子束的激光准直、光学粘团（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｏｌａｓｓｅｓ）和激光原子阱研究的成就．     

分析原子干涉仪的矩阵方法

从原子波包所满足的薛定谔方程出发,从理论上巧妙地推导出了原子干涉仪在重力的影响下所产生的相位差与重力加速度的关系表达式。提出了一种3×3阶的矩阵方法,以此来分析多个元件情况下原子干涉仪中的相位差,可以大大简化计算。利用这种方法不但能得到原子束在重力的影响下在自由空间中的传输矩阵,也可以得到原子束与π/2和π脉冲的相互作用矩阵。作为例子,用3×3阶矩阵方法计算了三脉冲原子干涉仪中的相位差,得出的结果与Wolf等对经典轨迹进行拉格朗日积分所得出的结果完全相符。进一步分析了五脉冲的原子干涉仪中的相位差,以说明3×3阶矩阵方法的简便性。     

单原子冷却及光学操控的实验进展

文章综述了基于原子冷却与俘获的单原子制备及其光学操控的基本实验原理及实验进展,并介绍了单原子制备及光学操控在量子寄存器、单光子源、原子-光子纠缠等方面的应用,简述了文章作者所在研究小组在单原子制备和光学操控方面的实验进展.     

激光冷却与囚禁的原子喷泉

本文介绍了激光冷却与囚禁的原子喷泉的主要环节，首先介绍了与原子喷泉有密切关系的光学粘团和原子阱的原理和结构，然后介绍了原子喷泉的实验装置、实验步骤和实验结果。     

原子光刻

与光子和电子不间,原子的激发亚稳态具有方便操作的内能态结构,这使利用内能态的光学淬灭原理实现光刻技术成为现实.基于原子光学的中性原子束光刻技术是下一代光刻技术(the next generation lithography,NGL)的一种,它可分两种途径实现:激光驻波原子直沉积技术和亚稳态中性原子光刻技术.前者可以实现图案的纳米尺度特征、大面积平行沉积和高分辨率;后者结合有效的抗蚀剂,同样可以实现纳米图形制造,在基板上获得的尖锐边缘分辨率目前可达40 nm.两种途径的原理相差甚远,但最终获得的结果相似.     

原子激光器与非线性原子光学：现代原子物理学的新进展

介绍了当前原子物理实验研究的两项最新突破：准连续全方位可调谐原子激射器（又称原子激射器）以及世界第一个非线性原子光学实验。前者在实现高亮度、高相干性原子激射器的研究方面迈出了极其重要的一步,后者则首次证明了物质波的多波混频效应,从而开辟了一个崭新的研究领域。     

激光汇聚Cr原子沉积的原子光学特性研究

利用激光汇聚原子沉积技术,实验上获得了一维Cr层光栅结构.经原子力显微镜测试,其周期常数为（212.8±0.2） nm,约等于激光驻波场波长的一半.根据半经典理论模型,采用Adams-Bashforth-Moulton算法进行数值求解,模拟了同等实验参数条件下的Cr原子运动轨迹,并对其原子光学特性进行分析.结果表明,模拟分析与实验结果符合得较好. 关键词： 原子光学 激光汇聚原子沉积 原子光学特性     

一维原子刻蚀的数值模拟

通过直接的数值模拟，分析了原子束在激光驻波场下传播的动力学行为．估计了Cr原子沉积在基片上的焦点的大小，同时还发现一些实验参数会影响原子刻蚀的精度：如原子束的速度分布、激光的失谐量和激光束的直径等．     

冷原子或冷分子囚禁的可控制光学双阱

提出了一种采用单光束照明二元π相位板与透镜组合系统产生的适用于冷原子与分子囚 禁的可控制光学双阱方案.计算了双阱的光强分布，研究了双阱到单阱的演化过程，并导出了双阱几何参数、光强分布、强度梯度及其曲率与光学系统参数间的解析关系.研究发现， 通过相对移动二元相位板可实现光学双阱到单阱的连续双向演化，得到了双阱间距与相位板移动距离的关系.该方案不仅简单可行、操作方便，而且在原子物理、原子光学、分子光学和量子光学领域中有着广阔的应用前景. 关键词： 二元相位板 可控制光学双阱 原子囚禁 原子光学 分子光学     

腔内单原子光学研究的实验进展及其应用

文章综述了腔内单原子光学的实验研究及其最新进展，主要介绍了腔内单原子的激光冷却与囚禁的最新实验结果及其在单光子源、单原子激光和量子信息处理等研究中的应用．     

实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学四阱

提出了一种利用单光束照明二元π相位板与透镜组合系统实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学四阱新方案.计算了四阱的光强分布，讨论了从光学四阱到双阱或到单阱的演化过程，并导出了四阱和双阱几何参数、光强分布、强度梯度及其曲率与光学透镜系统参数间的解析关系.研究表明，通过相对移动二元π相位板可实现光学四阱到双阱或到单阱的连续双向演化，获得了四阱或双阱间距与相位板移动距离的关系.该方案在超冷原子物理、冷分子物理、原子光学、分子光学和量子光学，甚至量子计算及信息处理等领域中有着广阔的应用前景. 关键词： 二元π相位板 可控制光学四阱 原子分子囚禁 原子光学     

激光冷却与捕陷原子的方法

介绍了１９９７年诺贝尔物理奖的获奖工作－－激光冷却与捕陷原子的方法，其中主要有光学粘团、亚多普勒冷却、亚反冲冷却、激光原子阱等，叙述了它们的物理原理、重要意义及其应用。     

激光冷却获得高亮度的亚稳态惰性气体原子束和原子阱

高强度的亚稳态惰性原子束流在原子分子物理实验研究中具有广泛的应用.使用射频电离方法和激光横向冷却技术制备了高强度的亚稳态氪原子束流,并使用数值模拟方法对横向冷却激光场中的原子径迹进行了分析.通过激光诱导荧光光谱方法测量原子束的束流特性,结果显示,横向冷却后在束流源下游230 cm处的原子束流强度达1.6atoms/(s*sr),束流强度提高了两个量级.利用这种高强度原子束流,我们成功囚禁了1.3×10¹⁰个亚稳态⁸⁴Kr原子,同时冷原子装载速率达到了3.0×10¹¹atoms/s;并利用该装置成功地实现了高亮度的亚稳态氩原子束和原子阱. 关键词： 横向冷却 原子束 原子阱 惰性气体     

用激光感生荧光法测量亚稳态原子寿命

本文用激光感生荧光法(LIF)分析了Gd原子亚稳态能级215cm~(-1),533cm~(-1),999cm~(-1)在原子束中的速度分布。由原子束轴线上两不同点上的亚稳态原子速度分布的变化得到了亚稳态原子的寿命。理论分析和实验结果表明这是一种简单、灵敏并且有效的亚稳态原子寿命测量方法。