光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体的自旋和磁研究

近年应用光晶格（optical lattice)控制原子玻色－爱因斯坦凝聚体（BEC）的研究取得了突破性的进展。德国Munich研究小组首次在三维光晶格中观察到了超冷原子从BEC超流状态向Mott insulator状态的量子相变。这样的量子相变现象不仅具有重大的理论研究价值，而且为BEC的实际应用提供了新的途径。文章介绍了作者近来在光晶格中BEC的自旋和磁特性方面的一些研究进展，并探讨了它们在磁传感器及量子计算中的可能应用。     

冷原子穿越激光束的量子隧穿时间

原子通过激光冷却技术能够被制备在低温状态，这时冷原子云会展现出量子力学的波动性.研究了一束冷原子入射到一个蓝失谐的激光束上所表现出的量子力学隧穿效应.蓝失谐的激光束相对于冷原子而言等效于一个量子力学势垒.根据二能级模型，在理论上分析了具有内部结构的原子矢量物质波穿过激光束的量子力学反射与透射，特别是对原子穿越激光束所需的时间——量子隧穿时间进行了详细的研究.量子力学波动性使得冷原子穿越一个激光束时明显地展现出与经典粒子(热原子)不同的结果. 关键词： 冷原子 原子光学 量子隧穿     

腔光力学系统中的量子测量

腔光力学系统近年来迅猛发展, 在精密测量、量子传感等方面已展现出重要的应用价值. 特别是与微纳技术和冷原子技术结合后, 这一系统正发展成为研究量子测量与量子操控的理想平台. 本文首先综述腔光力学在量子测量, 尤其是量子测量基础理论研究方面的进展; 然后分析腔光力学系统中的量子测量原理; 最后介绍我们近来在这方面的研究进展, 并通过我们设计的一系列新颖的基于腔光力学系统的量子测量方案来具体展示该系统在量子测量、量子操控等方面的潜在应用.     

静电悬浮转子微陀螺微位移数字化电容检测通道设计

微位移检测是实现静电悬浮转子微陀螺闭环起支和稳定悬浮控制的重要前提。针对微陀螺轴向起支和悬浮的检测要求、特点及主要技术指标,设计了完整的电容式微位移检测通道。该通道主要由前置C/V转换、差动放大、四阶压控电压源有源带通滤波、相敏解调、四阶Butterworth低通滤波和16位A/D转换等环节组成,具有激励带宽大、检测精度高及数字化输出等特点。试验表明,检测通道的灵敏度为1.4V/pF,线性度为2.11%,微位移检测分辨力优于10nm,能够满足微陀螺轴向起支和稳定悬浮的检测要求。     

基于光影图像获取光照信息的研究与实现

为了解决现有方法在获取光照是否为直射光且强度是否达到或超过一定值这两个光照信息时存在的问题,提出了一种基于计算机Matlab程序的图像处理,从光照形成的光影图像中自动获取上述光照信息的方法。分析了光影图像的特征与光照信息的关系,在实验室条件下拍摄了网格光影图像;用Matlab语言设计了处理程序并应用于获取该光影图像对应的光照信息。结果表明:该方法能较准确地自动获取光影图像的特征值及实际光照信息,且程序运行稳定,避免了现有方法的不足。     

双光栅衍射消色散成像实验图像的处理

针对双光栅衍射消色散成像实验现有图像处理程序要求图像对称造成的实验操作难、测量误差大的问题,通过分析图像数据在计算机中的存储情况,提出了改进算法,该算法可实现非对称实验图像的处理,降低了实验操作难度,提高了实验测量精度。     

基于电磁诱导透明的原子自旋波读出效率实验研究

光信息的存储与读出效率对量子信息领域有着重要的意义, 电磁诱导透明是最常用的方法. 本论文基于电磁诱导透明方法首次在热原子系综中实验研究了反 向和同向读取原子自旋波信息的回复效率, 并对实验结果进行了理论分析, 实验和理论的结果都表明同向和反向读出效率的高低取决于原子系综中原子自旋波的强度空间分布. 这一实验研究将会对热原子系综中的光与原子信号相互转换过程的应用有着一定的意义. 关键词： 电磁诱导透明 反向传播 原子系综     

自旋—轨道耦合下冷原子的双反射

随着中性冷原子气体的人造自旋-轨道耦合的实验实现,近年来人们开始关注与之相关的可能应用,其中包括自旋-轨道耦合下原子反射镜的研究.本文在前人研究的基础上,考虑一束自旋-轨道耦合的冷原子气体入射到有限高势垒的情形,通过将部分反射和全反射情况进行对比,发现了与之前研究不同的性质.我们发现,在全反射条件下,反射原子的极化率随入射角变化较大,而随自旋-轨道耦合强度和原子入射能量的变化较小.但在发生部分反射的情况下,反射原子的极化率不仅随入射角变化较大,随自旋-轨道耦合强度和原子的入射能量变化也十分明显.我们仔细研究了自旋-轨道耦合原子气体的反射性质并讨论了其可能的应用.     

分光计的分别调节法

本文介绍了一种调节分光计的独特方法。采用该法,能顺利找到十字叉丝反射像,且能解决因调整所用的平面反射镜与其底面垂度不好而带来的问题,使分光计快速调好。     

静电悬浮微陀螺的压膜阻尼特性

空气阻尼对静电微陀螺系统的动态特性起着重要的影响。根据流体力学,构建了描述微陀螺内部气体压膜阻尼特性的线性Reynolds方程。将微陀螺内部气膜分成了13个分区,推导了转子在轴向振动、径向振动、径向摆动时的压膜阻尼系数。根据微陀螺的结构参数进行仿真,结果表明:轴向压膜阻尼系数对微陀螺支承系统的动态特性影响最大,而压膜阻尼系数与气体的温度,压强呈线性关系,与振动幅值呈抛物线型关系;在低频段系统呈现阻尼力,而到高频段,系统呈现弹性力。利用Simulink进行了微陀螺的系统建模,得出压膜阻尼系数Cz对PID参数的选取,尤其是Kd参数,起着重要作用,同时对系统的稳定性也有一定的影响。