基于方波脉冲外场的超冷原子-分子绝热转化

基于受激拉曼绝热通道技术,研究了方波脉冲外场下的超冷原子-双原子分子转化.运用绝热保真度的方法,详细分析了该原子-分子转化系统相干布居俘获态的动力学演化过程.研究发现,相干布居俘获态的最终绝热保真度随脉冲激光强度的变化呈现出大幅度的周期振荡.这表明本文所设计的方波脉冲方案与高斯脉冲方案相比具有明显的优势,可以在较小的脉冲激光强度下达到较高的绝热保真度并实现较高效率的超冷原子-分子转化.     

外场参数对超冷原子向异核三原子分子转化的影响

文章研究了利用双光子受激拉曼绝热暗通道技术实现超冷原子向异核三原子分子转化过程中,可控外场参量(包括拉比脉冲的强度,脉宽以及单光子失谐等)对系统绝热性和转化效率的影响. 结果发现,系统的转化效率随斯托克斯光强度的增大先减小,后振荡,最终趋于小于1的稳定值,而随抽运光强的增大先增大,然后很快趋于1,表明抽运光和斯托克斯光对超冷分子的形成具有不同的作用. 脉冲宽度既能决定最终转化效率的大小,也能反映达到稳定转化所需的时间. 单光子失谐为红失谐时,系统有比较高的稳定转化效率,而蓝失谐光脉冲则不利于超冷分子的形成. 另外,还讨论了超冷异核三原子分子转化系统在经历不同反应通道时绝热性和转化效率的差别. 关键词： 异核三原子分子 受激拉曼绝热暗通道 绝热参量 绝热保真度     

原子-二聚物分子转化系统在受激拉曼绝热过程中的绝热保真度

从原子-二聚物分子转化系统的非U（1）对称性出发,将保真度的定义推广到了非线性系统.并利用绝热保真度定量地研究了原子-二聚物分子转化系统在受激拉曼绝热过程中的动力学和绝热性.研究发现,这个系统的相干布居俘获态——暗态的绝热保真度作为绝热参量的函数以幂律关系趋于1.这个函数关系与线性系统的绝热参量和绝热保真度的幂律关系非常相似,但该系统的幂指数要远小于线性系统的幂指数.此外,还进一步讨论了如何通过优化受激拉曼绝热过程的外部参量得到更高的绝热保真度,从而优化系统的绝热性,提高原子-分子转化效率. 关键词： 原子-二聚物分子转化系统 暗态 受激拉曼绝热过程 绝热保真度     

超冷原子-分子转化动力学:受激拉曼绝热过程

获得超冷分子是超冷原子分子物理领域的新的热点研究课题。分子具有更多的自由度,能级结构密集、复杂,直接激光冷却存在困难。目前,人们一般借助外场把超冷原子耦合获得超冷分子。受激拉曼绝热通道技术(stimulated Raman adiabatic passage,STIRAP)作为其中一种非常有效地将超冷原子转化为超冷分子的方法已被广泛地研究。该文主要针对STIRAP过程中超冷原子-分子转化系统的动力学,绝热性、稳定性等理论研究的进展进行综述。     

超冷原子-分子转化动力学：受激拉曼绝热过程

超冷分子是超冷原子分子物理领域的新的热点研究课题。分子具有更多的自由度,能级结构密集、复杂,直接激光冷却存在困难。目前,人们一般借助外场把超冷原子耦合获得超冷分子。受激拉曼绝热暗通道技术~(stimulated Raman adiabatic passage,STIRAP)作为其中一种非常有效地将超冷原子转化为超冷分子的方法已被广泛地研究。该文主要针对STIRAP过程中超冷原子-分子转化系统的动力学,绝热性、稳定性等理论研究的进展进行综述。     

隧穿四能级结构中超冷铯分子转换的最优化光场条件

本文利用一个具有隧穿耦合效应的四能级结构模型来描述超冷铯原子制备超冷铯分子的过程,理论分析了受激拉曼绝热通道过程中的两激光脉冲参数对铯原子-分子转换效率的影响。结果表明,在原子-分子暗态条件下,通过双色光缔合利用双光子共振条件的最优化处理方法可以使转换效率提高到90%以上,并给出了两激光脉冲参数的最优化区间。另外,通过分析原子态和束缚分子基态上粒子数布居的动力学演化,给出了光场的最优化条件,只有适当的匹配两激光场的有效Rabi频率、延迟系数和脉冲宽度时,才能高效地实现超冷铯原子-分子的相干布居转换。     

外场驱动对Tavis-Cummings模型中量子态保真度的影响

求出了原子受到外部经典场驱动时，双原子T-C模型中量子态的保真度.通过数值分析,研究了外场以及特定初态下原子间偶极-偶极相互作用对量子态保真度的影响. 关键词： 量子态保真度 Tavis-Cummings模型 经典外场     

第五讲 基于激光冷却原子的超冷分子制备与外场操控

超冷分子的理论和实验研究近年来取得了令人瞩目的巨大成就,极大地拓展了原子分子光物理的研究范畴。围绕超冷分子的制备与应用开创了很多全新的研究领域,如超高分辨分子光谱、分子量子态操控、精密测量以及量子模拟等。当前超冷分子的高效密集制备主要采用基于激光冷却的超冷原子缔合技术来实现。文章综述了超冷分子缔合制备的研究现状,阐述了光缔合、Feshbach共振缔合、受激拉曼绝热跃迁以及超短脉冲光缔合产生超冷分子的物理机制与实验进展,对外场操控超冷分子的实验结果及其潜在应用做了概要展示。     

光缔合制备超冷铯分子的温度测量

利用光缔合超冷Cs原子形成超冷Cs2分子,采用多光子电离方法对超冷Cs2分子进行探测,对分子扩散过程中分子密度随时间的演化进行测量,获得了超冷Cs2分子的弛豫曲线.基于一个简单的模型即原子、分子样品的初始分布是位置和速度的高斯函数,通过理论模拟获得了超冷原子、分子样品的温度,测得的原子温度与释放-再俘获方法获得的结果相符合,这种方法避免了通过探测微弱分子荧光来获得分子温度的弊端,可广泛应用于超冷原子、分子样品的温度测量.     

超冷原子向异核四聚物分子A3B的绝热转化

提出了利用Efimov共振辅助的受激拉曼绝热通道(ER-STIRAP) 过程实施超冷原子向异核四聚物分子A₃B转化的理论方案, 得到了转化过程中中间态分别为同核Efimov三聚物A₃和 异核Efimov三聚物A₂B两种途径下系统的暗态解, 证实了ER-STIRAP技术对超冷异核四聚物分子A₃B合成的可行性和有效性. 研究了外场参数, 包括缔合光脉冲的强度、脉宽、磁耦合强度及其失谐量等对A₃B形成的影响. 对两种不同中间态的转化途径进行比较发现, 与中间态为异核Efimov三聚物A₂B的途径相比, 经历中间态为同核Efimov三聚物A₃的途径时系统实现最终四聚物分子A₃B的产率更高. 另外, 还讨论了系统内禀的非线性和中间态的自发辐射损失对异核四聚物分子合成的影响.     

Production efficiency of ultracold feshbach molecules in bosonic and fermionic systems

We investigate the production efficiency of ultracold molecules in bosonic 85Rb and fermionic 40K when the magnetic field is swept across a Feshbach resonance. For adiabatic sweeps of the magnetic field, our novel model shows that the conversion efficiency of both species is solely determined by the phase space density of the atomic cloud, in contrast with a number of theoretical predictions. In the nonadiabatic regime our measurements of the 85Rb molecule conversion efficiency follow a Landau-Zener model.     

Adiabatic conversion of ultracold atoms to A<Subscript>3</Subscript>B-type tetrameric molecules

We investigate the conversion of ultracold bosonic atoms to heteronuclear tetramer A₃B by an Efimov resonance-assisted stimulated Raman adiabatic passage scheme. In view of recent experiments involving heteronuclear Efimov trimers KKRb and KRbRb [Phys. Rev. Lett. 103, 043201 (2009)], the intermediate state populated by heteronuclear trimer A₂B in the conversion process is considered. The atom-molecule dark state solution for a system with a population imbalance is derived analytically, and the role played by the imbalance in the conversion is studied. In addition, the effects of the external field parameters (including photoassociated pulse intensity, width, magnetic coupling strength and its detuning) on the conversion are discussed via the concept of adiabatic fidelity.     

超冷极性分子

目前对超冷原子的研究已经从最初的原子分子物理扩展到了物理的很多分支.极性分子可以将电偶极相互作用引入到超冷体系,同时分子又与原子类似,可以灵活地被光和其他电磁场操控,因而很多理论工作都预言了超冷极性分子在超冷化学、量子模拟和量子信息等领域会有重要的应用.但由于超冷基态分子的制备非常困难,如何把超冷物理从原子发展到分子还是一个方兴未艾的课题.过去的10年间,各种分子冷却技术都取得了很大突破,本文回顾了这些进展,并着重介绍了基于异核冷原子的磁缔合结合受激拉曼转移这一技术,该技术在制备高密度的基态碱金属超冷极性分子上取得了较大的成功.本文也总结了超冷极性碱金属分子基本碰撞特性研究的一些实验结果.     

Coherent transfer of photoassociated molecules into the rovibrational ground state

We report on the direct conversion of laser-cooled 41K and 87Rb atoms into ultracold 41K87Rb molecules in the rovibrational ground state via photoassociation followed by stimulated Raman adiabatic passage. High-resolution spectroscopy based on the coherent transfer revealed the hyperfine structure of weakly bound molecules in an unexplored region. Our results show that a rovibrationally pure sample of ultracold ground-state molecules is achieved via the all-optical association of laser-cooled atoms, opening possibilities to coherently manipulate a wide variety of molecules.     

Conversion of an atomic Fermi gas to a long-lived molecular Bose gas

We have converted an ultracold Fermi gas of 6Li atoms into an ultracold gas of 6Li2 molecules by adiabatic passage through a Feshbach resonance. Approximately 1.5 x 10(5) molecules in the least-bound, v=38, vibrational level of the X1Sigma(+)(g) singlet state are produced with an efficiency of 50%. The molecules remain confined in an optical trap for times of up to 1 s before we dissociate them by a reverse adiabatic sweep.     

Manipulating atomic states via optical orbital angular-momentum

Optical orbital angular-momentum (OAM) has more complex mechanics than the spin degree of photons, and may have a broad range of application. Manipulating atomic states via OAM has become an interesting topic. In this paper, we first review the general theory of generating adiabatic gauge field in ultracold atomic systems by coupling atoms to external optical fields with OAM, and point out the applications of the generated adiabatic gauge field. Then, we review our work in this field, including the generation of macroscopic superposition of vortex-antivortex states and spin Hall effect (SHE) in cold atoms.