铯原子气室中D2线泵浦探测光谱的实验观测

在铯原子气室中采用偏振方向相互垂直且同向传播的线偏泵浦光和探测光，研究了铯原子D2线的泵浦探测光谱。由于在6 S1/2 F=3 – 6 P3/2 F’=2 超精细跃迁中存在多个L型塞曼子能级结构，从而产生了电磁诱导透明导致的吸收减弱；而在6 S1/2 F=4 – 6 P3/2 F’=5 超精细跃迁中则观测到了电磁诱导吸收。通过改变泵浦光的失谐量，在电磁诱导透明形成的吸收减弱凹陷和电磁诱导吸收产生的吸收增强峰内部均观察到了反常的吸收信号反转。     

回音壁微腔光力系统的相干控制与完全相干透射

本文研究了两侧同时输入的回音壁模谐振双微腔光力系统中电磁诱导透明的相干调控.通过改变双微腔两侧探测场的强度比值及相位差,可以有效控制电磁诱导透明窗口的宽度和深度,对探测场的吸收和色散等性质实施显著的影响,并且能够在特殊频率处产生关于探测场的完全相干透射现象.     

玻色-爱因斯坦凝聚特性及其应用

本文介绍了北京大学建立的玻色-爱因斯坦凝聚实验平台，实现了玻色-爱因斯坦凝聚（图1），获得了原子数为五十万个，温度为50纳开尔文的玻色凝聚体。在此基础上我们精密测量了玻色-爱因斯坦凝聚的相变温度，还利用玻色-爱因斯坦凝聚实验平台通过马越让那跃迁获得了可控的多量子态玻色爱因斯坦凝聚体。并利用四种方法获得了原子激光（图2），其中有三种方法是国际上第一次使用。另外，我们提出了将玻色一爱因斯坦凝聚转入Magic光晶格阱，实现精度优于10^-17的新型原子钟的设想。     

自旋轨道耦合诱导的调制不稳定性

原子玻色-爱因斯坦凝聚体的调制稳定性决定了凝聚体的超流属性,是超冷原子物理研究的重要内容。在由拉曼光形成的自旋轨道耦合的玻色-爱因斯坦凝聚体中,存在4种不同的零动量本征态,由于自旋轨道耦合的存在,其中两种态载有流,另两种态不载流。通过对它们进行调制稳定性分析,发现无论在什么参数空间,这4种态都是调制不稳定的,即自旋轨道耦合总是能够诱导出调制不稳定性。这些态的动力学演化揭示调制不稳定性能够产生复杂的图案。     

F-P腔内自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的色散研究

计算分析了处于单模Fabry-Pérot腔内的无相互作用玻色-爱因斯坦凝聚体在引入自旋轨道耦合作用下的色散关系. F-P腔为冷原子系统提供了量子化的光晶格,利用紧束缚近似和平均场近似进行二次量子化,选取合适的腔参数得到单原子缀饰态能级的具体表达式.两束弱的Raman激光和外加磁场作用于玻色-爱因斯坦凝聚体,实现了有效的自旋轨道耦合,提供了一个人工规范势,使玻色-爱因斯坦凝聚体中产生了沿腔轴方向一维的高度可控的狄拉克点.     

F-P腔内自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的色散研究

计算分析了处于单模Fabry-Pérot腔内的无相互作用玻色-爱因斯坦凝聚体在引入自旋轨道耦合作用下的色散关系.F-P腔为冷原子系统提供了量子化的光晶格,利用紧束缚近似和平均场近似进行二次量子化,选取合适的腔参数得到单原子缀饰态能级的具体表达式.两束弱的Raman激光和外加磁场作用于玻色-爱因斯坦凝聚体,实现了有效的自旋轨道耦合,提供了一个人工规范势,使玻色-爱因斯坦凝聚体中产生了沿腔轴方向一维的高度可控的狄拉克点.     

四能级原子系统中的电磁诱导吸收

以三个电偶极跃迁(中间跃迁作为探测跃迁、两边分别是耦合跃迁和控制跃迁)构成N型四能级系统为例，研究介质对探测光的吸收.揭示了在N型四能级系统中，既可产生电磁诱导吸收又可产生电磁诱导透明.这不仅取决于非相干转移率的大小，而且还取决于耦合场、控制场的强度和第四个简并能级的衰减速率大小. 关键词： 电磁诱导吸收 电磁诱导透明 原子相干的自发转移 能级的衰减速率     

基于Rb原子电磁诱导透明的量子干涉实验研究

报道了基于85RbD2线电磁诱导透明(EIT)的量子干涉现象,发现当一耦合光和探测光之间满足拉曼共振条件时出现电磁诱导透明现象,在某些条件下也观察到电磁诱导吸收(EIA).而当用一束耦合光和一束泵浦光共同作用于5S1/2,F=3→5P3/2,F′=3和5S1/2,F=3→5P3/2,F′=4能级上时,探测光的吸收谱表现出三峰结构,并且峰强弱与两耦合光之间的相对强度有关.     

开放简并二能级原子系统F_g=2F_e=1跃迁中的量子相干效应

文章分析了满足Fg=2Fe=1跃迁的开放简并二能级原子系统在磁场作用下的量子相干效应。该模型中,驱动场的偏振方向平行于磁场方向且与探针光偏振方向相互垂直。由于驱动场和塞曼分裂对原子的耦合作用,在不同驱动场拉比频率作用下将会分别出现电磁诱导透明(EIT)和电磁诱导吸收(EIA)效应,同时伴随相应的正常色散和反常色散。通过控制驱动场强度可以有效控制系统的量子相干效应,同时实现光速调控。     

利用受激Raman跃迁制备的原子激光的相干性

研究了利用原子玻色-爱因斯坦凝聚体与光相互作用产生受激Raman跃迁制备的原子激光二阶相干性质。结果表明,这种原子激光是反聚束的,在一定条件下,是二阶相干的。     

旋量玻色-爱因斯坦凝聚体拓扑性质的研究进展

实现玻色-爱因斯坦凝聚的原子大多具备内部自旋自由度,在光势阱下原子内部自旋被解冻,从而使原子可以凝聚到各个超精细量子态上,形成旋量玻色-爱因斯坦凝聚体.灵活的自旋自由度成为体系相关的动力学变量,可以使体系出现新奇的拓扑量子态,如自旋畴壁、涡旋、磁单极子、斯格明子等.本文综述了旋量玻色-爱因斯坦凝聚的实验和理论研究,旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中拓扑缺陷的种类,以及两分量、三分量玻色-爱因斯坦凝聚体中拓扑缺陷的研究进展.     

光学-射频场双驱动原子系统中的透明与吸收特性的调控

光与物质的相互作用可以产生许多奇特的量子光学现象,电磁诱导透明和电磁诱导吸收是其中最典型的现象.本文在通常的Λ型三能级系统中引入射频场作用于激发态的精细结构能级之间,组成光学-射频双驱动场共同激发原子的相干跃迁,使系统的吸收特性出现电磁诱导透明和电磁诱导吸收两种量子相干效应.通过讨论双驱动场开启后直到系统达到稳定的量子相干过程,分析电磁诱导透明和电磁诱导吸收随时间的产生和转化,得到两种量子相干现象之间的关联性及对其进行量子调控的方法.     

玻色-爱因斯坦凝聚体在光势阱中的量子隧穿

微观粒子因具有波动性而能以一定的概率穿过比它动能更高的势垒，这一现象称为隧道效应，玻色-爱因斯坦凝聚体在不同的囚禁势阱中表现出不同的隧穿特性，文章作者用周期瞬子方法首次研究了光势阱中玻色-爱因斯坦凝聚体的量子隧穿，研究表明，处在光势阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体不仅表现出Landau-Zenner隧穿，而且出现新的Wannier-Stark隧穿，Wannier-Stark隧穿系数大约是Landu-Zener隧穿系数的1000倍，并得到了隧穿率随温度的变化规律，包括经典热激活、热助隧穿和量子隧穿，理论的计算结果与Yale大学和意大利INFM研究组关于Landau-Zener隧穿的实验结果相符合，同时给出了如何在实验上发现Wannier-Stark隧穿的参数区间。     

自旋-轨道耦合二分量玻色-爱因斯坦凝聚系统的孤子解

在旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中,孤子态作为宏观量子效应的典型状态,可以通过自旋-轨道耦合进行调控,这使得对自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体中孤子的研究成为近年来超冷原子领域研究的重要课题之一.本文研究了描述一维自旋-轨道耦合二分量玻色-爱因斯坦凝聚体Gross-Pitaevskii方程的精确求解,利用直接假设及可积约化方法,给出了系统多种类型的孤子解,讨论了相应的孤子动力学以及自旋-轨道耦合效应对系统的量子磁化和自旋-极化态的影响.     

非谐势阱中二维G-P方程的数值计算

通过能量泛函的方法得到描述囚禁在非谐势阱中玻色-爱因斯坦凝聚体的二维G-P方程数值解,讨论原子间相互作用和非谐振势能项对玻色-爱因斯坦凝聚体的分布、能量和化学势的影响.     

基于马赫-曾德干涉法测量原子介质的色散特性

理论分析了利用马赫-曾德干涉仪及平衡零拍探测技术测量相干介质色散特性的方法,实验测量了三能级铯原子分别在电磁诱导透明和电磁诱导吸收两种截然相反的相干效应下的色散特性.研究表明:在原子频率共振中心,对于透明介质,由于吸收减弱效应,信号光能穿出介质,保证了有效色散信息,即正常色散特性能被测量到;相反地,对于吸收介质,由于强吸收效应,只有在低粒子数密度条件下,即保证有信号光没有被完全吸收而穿出介质,才能测量到介质的反常色散特性;当提高铯泡温度时,介质对信号光吸收增强以至完全吸收,并且吸收频谱宽度变宽,导致色散信息不能被有效测量到.     

相长干涉：电磁诱导吸收

揭示修饰态原子相干对吸收的相长干涉产生电磁诱导吸收，这与修饰态原子相干对吸收的相消干涉导致电磁诱导透明的情形形成鲜明的对照. 以三个电偶极跃迁构成N型链的四能级系统为例，中间跃迁作为探测跃迁，在修饰态表象中分裂成四个相互耦合的跃迁. 这些耦合源于介质的自发辐射和介质激发态相干到基态相干的自发转移. 前者对所有四个探测跃迁产生相同符号的耦合，表现为对吸收的抑制. 而后者对其中两个跃迁产生正号的耦合，对另两个跃迁产生负号的耦合. 正是这些正负参半的耦合显著改变修饰态相干对吸收的贡献，使之由抑制吸收改变为增强吸 关键词： 电磁诱导吸收 相消干涉 相长干涉 原子相干的自发转移     

电磁诱导光透明过程中的Wigner-Yanse偏振信息

利用约化密度矩阵及信息的定义,研究了电磁诱导光透明机理下, 控制场变化过程中探测场与原子系综的Wigner-Yanse偏振信息, 结果表明:探测场信息转移过程中,原子的信息量不仅依赖于光子的数目及光子的状态, 还依赖于系综内原子的数目;调节控制场,使探测场不能通过介质时,探测场完成信息转移, 原子系综内单个原子信息量获得最大值,但探测场的信息量并没有完全地转移到原子系综. 关键词： 电磁诱导光透明 暗态极化子 Wigner-Yanse偏振信息     

北京大学玻色-爱因斯坦凝聚的实现及研究进展

在这里我们报道北京大学玻色-爱因斯坦凝聚的实现和研究进展.观察到单个和多个组分的87 Rb玻色-爱因斯坦凝聚的形成.介绍了北京大学玻色-爱因斯坦凝聚的实验系统,包括达到10-11毫巴的双磁光阱超高真空系统,大功率半导体激光系统,激光稳频和频率控制系统, QUIC磁阱及磁阱的控制系统,蒸发冷却系统,吸收成像和CCD数据采集处理系统,LabVIEW时序控制系统.     

Rydberg原子的电磁诱导透明光谱的噪声转移特性

基于马赫-曾德尔干涉仪和平衡零拍探测技术研究了Cs原子6S_1/2↔6P_3/2↔62D_5/2Rydberg态阶梯型三能级系统电磁诱导透明效应中耦合光场的噪声向探测光场相位噪声的转移特性.实验中探测光频率锁定在Cs原子6S_1/2↔6P_3/2态共振跃迁线上,通过扫描6P_3/2到62D_5/2态跃迁的耦合光频率,测量了Rydberg态电磁诱导透明光谱.利用探测光经过声光调制器后的一级衍射光实现了马赫-曾德尔干涉仪的相位锁定,测量了不同锁定相位情况下的电磁诱导透明光谱,实验结果与阶梯型三能级系统的理论计算结果符合得很好.在此基础上详细研究了耦合光频率共振在6P_3/2到62D_5/2态跃迁线上时,耦合光频率噪声向探测光相位噪声的转移特性,发现耦合光频率噪声转移效率在高频处显示出较明显的抑制.同时观察到耦合光在不同失谐情况时,随着耦合光功率的改变,探测光相位噪声的变化特征表现出明显差异.