激光驻波场中Cr原子运动轨迹与汇聚沉积的分析

利用半经典模型，从铬原子在激光驻波场中的运动方程出发，通过数值解方法模拟了铬原子在驻波场中的运动轨迹，并分析了原子的纵向速度分布和准直程度及球差对沉积条纹结构的影响，同时也讨论了基片摆放位置对沉积条纹结构的影响，并通过实验得到了纳米光栅条纹结构. 关键词： 激光驻波场 原子沉积 运动轨迹 沉积分布     

A new method for analyzing the collimation angle of a neutron Soller collimator

A new method for analyzing the collimation angle of a neutron Soller collimator is described. A Gaussian distribution formula is used to define the angular distribution function of the neutron source and the neutron transmission function of the Soller collimator. A relationship between the FWHM of the collimator rocking curve and the collimation angle is derived. Using this method, some rocking curve experiment results are analyzed. The results show that the new function can be a good theoretical model for fitting the experimental data, especially for the data of two collimators with different collimation angles.     

Two-Dimensional Collimation of an Atomic Beam in a Diffuse Light Field

Ｔｗｏ－ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＣｏｌｌｉｍａｔｉｏｎｏｆａｎＡｔｏｍｉｃＢｅａｍｉｎａＤｉｆｆｕｓｅＬｉｇｈｔＦｉｅｌｄ￥ＬＩＦｏｓｈｅｎ；ＣＨＥＮＨｏｎｇｘｉｎ；ＣＡＩＷｅｉｑｕａｎｇ；ＬＩＵＬｉａｎｇ；ＳＨＵＷｅｉ；ＷＡＮＧＹｕｚｈｕ（Ｊｏｉｎｔ...     

One-dimensional Doppler laser collimation of chromium beam with a novel pre-collimating scheme

A novel pre-collimating scheme in laser-focused chromium (Cr) atomic deposition is presented. It consists of three apertures, which are one main pre-collimating aperture at centre and two probing apertures with uniform dimension at both sides of the central one. The calculations show that the Cr atomic beam is divided into three parts accordingly after going through this scheme, and the full-width at half-maximum (FWHM) of each part decreases while the peak value increases after one-dimensional (lD) Doppler laser collimation, subsequently. Compared with that before laser collimation, the central part does not have displacement, but each part of the other two has the same displacement to the centre after laser collimation. These phenomena which are agreed with experiment prove that the novel pre-collimating scheme is a feasible means to solve the problem which we cannot observe the collimation of Cr atomic beam after substrate in laser-focused deposition with a pre-collimating scheme of only one aperture, because the atoms will be obstructed completely by the substrate.     

Observation of collimation and decollimation of an atomic beam in a misaligned standing wave

This paper reports an experimental study on the collimation and decollimation of an atomic beam in a misaligned standing wave, in which the effective detuning caused by the Doppler effect is affected by the longitudinal velocity of the atomic beam. The experiment shows that in a strong field with red detuning between laser field and atomic transition frequency, laser heating in a normal standing wave becomes laser cooling in a misaligned standing wave for an approriate misalignment angle. For blue detuning, laser cooling in a standing wave can also become laser heating in a misaligned standing wave for an appropriate condition. These results ca be used in controling atomic motion.     

一种检测原子束激光准直效果的多狭缝技术

针对激光汇聚铬原子束沉积,提出了一种定性评价原子束横向准直度的多狭缝技术。与其他检测技术相比,它设计简单,使用方便,能够非常直观快捷地定量评价原子束横向准直度。理论模拟的结果显示,在我们实验条件下这种技术给出的铬原子束准直前横向宽度为13.8mm,半高宽为12mm,发散角为4.1mrad,准直后横向宽度为12.2mm,半高宽为4.8mm,发散角为1.6mrad。     

Selective reflection by atomic vapor: experiments and self-consistent theory

Selective reflection of laser radiation from the interface between atomic vapor and a dielectric is studied for a wide range of vapor density. A self-consistent model is developed, some analytical results are obtained, as well as a number of curves are computed that are in good agreement with experimental spectra measured in cesium and rubidium vapor cells.     

大预准直狭缝的铬原子束一维多普勒激光准直

介绍了横向尺寸为5 mm的大尺寸预准直狭缝前提下,铬原子束的一维多普勒激光准直实验,研究了激光功率和作用区域对铬原子束激光准直效果的影响.从激光驻波场中原子所受的力出发,利用适当步长的四阶Runge-Kutta算法对实验进行理论模拟.理论结果和通过Matlab程序读取的实验结果都表明在这种大尺寸的预准直狭缝前提下,经激光准直后的原子束的横向分布被压缩的同时,峰值也被大大提高.在作用区域一定时,随着激光功率的增加准直原子束的半高宽有减小的趋势,峰值有增大的趋势;激光功率一定时,随着作用区域的增加激光功率的增 关键词： 铬原子束 光学粘胶 激光准直 激光稳频     

漂移量反馈控制式激光准直方法

提出一种集光纤准直与光束漂移量反馈控制准直技术于一体的激光光束准直方法 ,它是在单模光纤对激光器出射光束漂移量进行初级准直的基础上 ,进一步对光束的漂移量进行反馈控制 ,进而提高出射光束的方向稳定性。准直系统中利用漂移量分离光路和光电检测系统对光束的平漂量和角漂量进行了分离检测 ,并各自构成相应的光束空间平漂量反馈控制系统和光束空间角漂量反馈控制系统 ,减小了平漂量和角漂量反馈控制中的相互耦合。引入单模光纤使激光器与光束漂移量反馈控制准直系统相隔离 ,减小了激光管热源温度变化等因素对准直系统的影响 ,同时还便于准直系统使用中的安装布置。上述方法的应用 ,提高了准直精度及准直效率。实验表明目前该方法准直精度可达 0 .7× 10 -7rad。     

Determination of the atomic density of rubidium-87

Atomic density is a basic and important parameter in quantum optics, nonlinear optics, and precision measurement.In the past few decades, several methods have been used to measure atomic density, such as thermionic effect, optical absorption, and resonance fluorescence. The main error of these experiments stemmed from depopulation of the energy level, self-absorption, and the broad bandwidth of the laser. Here we demonstrate the atomic density of87 Rb vapor in paraffin coated cell between 297 K and 334 K mainly using fluorescence measurement. Optical pumping, anti-relaxation coating, and absorption compensation approaches are used to decrease measurement error. These measurement methods are suitable for vapor temperature at dozens of degrees. The fitting function for the experimental data of87 Rb atomic density is given.     

Etude des effets spectraux et spatiaux liés à la propagation d'un faisceau laser resonnant dans une vapeur de baryum

We present some characteristic features of the interaction between a resonant laser pulse and a dense atomic medium (barium vapor). A spectral analysis of the coherent transmitted light displays side bands related to the Rabi frequency. A study of the spatial behaviour of the laser beam shows that light filaments are generated and we specify in what experimental situation (light intensity, atomic concentration) this phenomenon takes place. Starting from Maxwell-Bloch equations for a resonantly driven two-level atomic system we built a computation code whose numerical results are in good agreement with our experiments.     

半导体激光器堆栈填充因子对慢轴光束准直的影响

为实现基于微透镜阵列的高功率半导体激光器堆栈光束整形,对带有快轴准直透镜的高功率半导体激光器堆栈慢轴光束准直技术进行研究。在慢轴光束准直理论分析基础上,着重研究了慢轴填充因子对其光束准直的影响,并对不同填充因子的半导体激光器慢轴光束准直方案进行了分析。针对实际使用的填充因子0.5的高功率半导体激光器堆栈采用以Bar条为单元进行整体准直设计,并采用基于空间扫描法的发散角测试装置对慢轴准直后剩余发散角进行测试,实现准直后剩余发散角半角2.12°,实验表明该准直方法的有效性。     

机载光电系统稳定精度测试方法研究

提出了一种实时高频角位移测量的新方案，采用该方案可对机载光电系统动态稳定精度进行测试。该方案采用激光自准直测量，以及高精度、高响应频率PSD探测器传感稳定平台的角位移，有效解决了频率达500Hz角振动状态下的稳定精度测量。与传统的脱靶量测试方法相比，精度提高了几个数量级，优于10μrad。该方法可用于机载高精度稳定平台稳定精度的实时测量。     

电子枪功率与束宽对金属原子蒸气特性的影响

在原子法激光同位素分离工程中,电子枪加热金属铀产生的原子蒸气的密度、速度以及温度等宏观量分布特性是非常重要的参数.为了分析电子枪功率和束宽对原子蒸气密度、速度、温度、质量通量和速度分布等物理特性的影响,采用直接MonteCarlo方法用柱坐标模拟了铀原子平面蒸发动力学过程.在电子枪加热方式下,蒸发源温度场不均匀,而且温度场随电子枪功率和束宽变化.着重研究这种变化对蒸气各种物理特性的影响.模拟结果表明,电子枪功率越高,蒸气径向宏观漂移速度越大,蒸发量越大;电子束束宽越窄,蒸发量越大. 关键词： 金属蒸发 原子法激光同位素分离 直接MonteCarlo 电子枪     

铯原子nP_(3/2)(n=70—94)里德伯态的紫外单光子激发及量子亏损测量

基于成熟的光纤激光器、光纤放大器及高效激光频率转换技术,我们在实验中研制了一套瓦级输出的窄线宽连续波单频可调谐318.6 nm紫外激光系统,并在室温铯原子气室中实现了6S_(1/2)—nP_(3/2)(n=70—94)单光子跃迁里德伯激发.借助由铯原子6S_(1/2)(F=4)基态、6P_(3/2)(F′=5)激发态和nP_(3/2)(n=70—94)里德伯态构成的V型三能级系统,通过频率锁定于铯原子6S_(1/2)(F=4)—6P_(3/2)(F′=5)超精细跃迁的852.3 nm探测光束的吸收减弱信号获得了里德伯态的信息,并利用高精度波长计测量了铯原子nP_(3/2)(n=70—94)里德伯态的量子亏损值.经过与理论计算值的变化趋势进行对比,我们认为由于原子气室的里德伯屏蔽效应并不能完全屏蔽外部直流电场,铯原子气室内存在残余的直流电场,影响了对里德伯态的量子亏损值的实验测量.利用残余直流电场的Stark效应理论模型及其与有效主量子数n*的依赖关系,对铯原子里德伯态的量子亏损实验测量值进行了修正.修正后的铯原子nP_(3/2)(n=70—94)态量子亏损测量值为3.5591±0.0007,与理论计算值相吻合.     

利用溅射原子角分布规律改进平行板静电场法

用Trim程序计算溅射原子的角分布规律,发现溅射原子出射角服从过余弦分布,利用这一规律,改进了收集方法,使得离子收集效率大大提高. 关键词： AVLIS 离子引出 溅射     

蒸气压对激光辐照靶材烧蚀速率的影响

研究了强激光辐照碳/碳复合材料靶材引起的烧蚀现象及蒸气压对烧蚀速率的影响。基于傅里叶定律,建立了强激光辐照靶材的热传导模型,模拟了忽略蒸气压影响时烧蚀速率随功率的变化;通过Mott-smith近似方法描述了Knudsen层间断区域,分析了间断两侧表面粒子状态参数;结合质量连续方程和蒸气压与温度关系方程,并由气体状态方程描述蒸气流状态,对蒸气压条件下激光烧蚀碳/碳复合材料靶材的速率随功率变化的关系进行了数值模拟。结果表明,在高能激光对靶材的烧蚀过程中,蒸气压力变化会导致靶材的饱和蒸气温度发生变化,进而影响烧蚀速率且使其随功率呈非线性变化,与忽略蒸气压作用时的线性变化规律相差较大,从理论上解释了忽略蒸气压导致的实验数据与理论结果的差异。     

激光准直铬原子束研究

利用多普勒原理对Cr原子束进行横向准直.为了得到好的激光准直效果必须首先把激光的中心频率稳定在偏离Cr原子共振中心频率－5±0.26 MHz的位置上.经过多次的理论与实验得出了优化的实验参量,并且得出如果探测光束与准直光束不平行会造成横向线宽的展宽.根据实验数据选择合适的实验参量,实现利用多普勒原理横向准直Cr原子束,得到准直后Cr原子束的横向发散角为0.48 mrad, 横向温度为265 μK.     

光和原子关联与量子计量

物理量的测量与单位标准的统一推动了计量学的发展.量子力学的建立,激光技术的发明以及原子与分子物理学的发展,在原理与技术上进一步刷新了计量学的研究内涵,特别是激光干涉与原子频标技术的发展,引起了计量学革命性的飞跃.基于激光干涉的引力波测量、激光陀螺仪,基于原子干涉的原子钟、原子陀螺仪等精密测量技术相继诞生,一个以量子物理为基础,探索与开拓物理量精密测量方法与技术的新的科学分支——量子计量学(Quantum Metrology)已然兴起.干涉是计量学中最常用的相位测量方法.量子干涉技术,其相位测量精度能够突破标准量子极限的限制,是量子计量学与量子测量技术的核心研究内容.本文重点介绍近几年我们在量子干涉方面所取得的新开拓与新发展,主要内容包括基于原子系综中四波混频过程的SU(1,1)型光量子关联干涉仪和基于原子系综中拉曼散射过程的光-原子混合干涉仪.     

基于光偏振旋转效应的碱金属气室原子极化率测量方法及影响因素分析

利用原子自旋效应能够实现超高灵敏度的惯性和磁场测量。一类操控原子自旋处于无自旋交换弛豫态的器件可以进行物理参数测量。碱金属气室为该类器件的敏感表头。碱金属原子密度与原子极化率是碱金属气室的重要参数,对研究原子自旋处于无自旋交换弛豫态有着重要的作用。光的偏振效应在量子计算和原子物理研究中发挥了重要作用。利用光的偏振效应能够实现对碱金属原子密度与原子极化率的检测。提出一种基于光偏振旋转效应的碱金属原子极化率测量方法。首先对碱金属气室加恒定磁场,利用激光作为检测光,根据光偏振旋转原理,检测通过气室的偏振光的法拉第旋转角,得到碱金属气室原子密度。然后将碱金属原子抽运,利用激光作为检测光,检测通过气室的偏振光的偏转角,得到碱金属原子极化率。该方法在测量原子极化率的过程中也测量了碱金属原子密度,实现利用一套系统测量两个重要参数,具有快速测量和高灵敏度等特点,简化了实验设备及过程。对两种偏转角进行仿真分析,得到该方法实验时检测激光波长变化对偏转角的影响,根据仿真图得到检测激光波长的可取范围,验证了该方法的可行性。最后分析激光器波长波动与磁场波动对其测量精度的影响,提出实验对激光器与磁场的要求。