弱磁场下三阱光学超晶格中自旋为1的超冷原子特性研究

双阱光学超晶格中的超冷原子是近期冷原子物理领域的研究热点. 本文推广提出了实现三阱光学超晶格的方案, 并采用精确对角化的方法分别研究了弱磁场下对称三阱 光学超晶格中铁磁性和反铁磁性的自旋为1的原子系统的基态, 发现二者的相图很不相同: 反铁磁性原子对应的相图中没有沿磁场方向总自旋磁量子数为±2的基态, 而铁磁性原子对应的相图中可能有. 在负的二次塞曼能量区域, 铁磁性原子的相图中只有完全极化态. 分析了可控参数影响基态的物理本质. 由于这些量子自旋态可以通过调节外磁场和光势垒的高度非常简便而精确地控制, 适合用来研究自旋纠缠. 关键词： 三阱光学超晶格 自旋为1的原子 弱磁场     

磁量子结构中二维自旋电子的隧穿输运

研究了零偏压和偏置电压作用下磁量子结构中自旋电子的隧穿输运性质. 结果表明电子自旋 输运的性质不仅取决于磁量子结构的构型、入射电子的能量和波矢, 而且取决于偏置电压. 在零偏压下, 由等同的磁垒磁阱构成的磁量子结构不具有自旋过滤的特点, 而由不等同的磁 垒磁阱构成的磁量子结构却具有较好的自旋过滤特点. 偏置电压极大地改变了磁量子结构中 电子的极化程度, 使得电子隧穿等同的磁垒磁阱构成的磁量子结构的输运性质也显著地依赖 于电子的自旋指向. 关键词： 磁量子结构 自旋电子 隧穿输运 自旋极化     

5d过渡金属原子掺杂六方氮化铝单层的磁性及自旋轨道耦合效应:可能存在的二维长程磁有序

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了5d过渡金属原子(Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au和Hg)取代六方氮化铝单层中的Al原子的几何结构、电子结构、磁性性质、铁磁态与反铁磁态能量差(EFM-EAFM)以及自旋轨道耦合效应导致的磁各向异性.研究发现Hg掺杂的体系中,5d金属原子和最邻近的N原子的键长最大,平均值为2.093?,之后依次是Au,Hf,Pt,Ta和Ir.态密度结果显示掺杂体系的禁带中出现明显的杂质能级,给出了掺杂体系的总磁矩以及自旋密度的分布.对于EFM-EAFM,Hf,Re,Pt和Au四种原子的掺杂在4×8超胞中到达最大值,分别为-187.2563,286.2320,-48.0637和-61.7889 meV.磁各向异性结果中,Re掺杂的磁各向异性最大,达到11.622 meV.结合以上结果,我们预测5d过渡金属原子掺杂六方氮化铝单层可能存在二维长程磁有序.     

铷原子磁光阱中超冷等离子体的形成和演化（英文）

在铷原子的磁光阱中,通过光电离冷原子方法和稠密里德堡原子的自发演化方法产生了超冷等离子体.磁光阱中冷却并囚禁了10^7个原子,温度约为500μK,之后用一束脉冲激光将冷原子电离或者激发至高里德堡态,通过调节脉冲激光的能量控制离子数量或者里德堡原子的数量.利用延迟斜坡电场或脉冲电场引出超冷等离子体中的电子,对超冷等离子体的形成和演化进行了研究,并利用库仑势阱模型对实验结果进行了解释.实验结果表明,由于来自长寿命里德堡原子的贡献,里德堡原子自发演化形成的超冷等离子体的寿命比光电离形成的超冷等离子体的寿命长.     

铁磁金属量子阱态的共振隧穿

非铁磁金属层中的量子阱态在磁输运过程中的重要性已被广泛认识．铁磁金属层中自旋极化的量子阱态以前并没有详尽的理论研究；实验上也没有清晰地观测到自旋极化量子阱态的隧穿．文章介绍了最近由卢仲毅、张晓光和Pantelides预言的Fe／MgO／FeO／Fe／Cr和其他铁磁量子阱隧道结中的共振隧穿，并解释铁、钴、铬的△1能带的对称性在这种共振隧穿中的作用．     

耗散腔中两二能级原子态的自旋压缩,量子Fisher信息和最大自旋涨落

在能量耗散腔中,原子用泡利算符描述,光场用相干态描述,运用密度矩阵理论,得到了两二能级原子密度矩阵元的演化规律,分析了与单模辐射场作用过程中原子态的自旋压缩、量子Fisher信息和最大自旋涨落.结果表明:自旋压缩,大于 的最大自旋涨落可以作为量子纠缠的充分必要判据.自旋压缩, 大于 的最大自旋涨落和量子纠缠,它们互相等价.大于1的Fisher信息与它们之间没有等价关系,但可以作为自旋压缩和量子纠缠的充分判据.     

LaFe11.5Si1.5中的磁不稳定性

通过对LaFe11.5Si1.5化合物进行自旋极化和固定磁矩(FSM)的能带计算,发现LaFe11.5Si1.5化合物具有磁不稳定性的特征,无磁态和铁磁态的能量差别很小,FSM计算表明LaFe11.5Si1.5化合物具有低自旋态和高自旋态的双磁性态特征,在一定条件下能够在两磁性态之间发生变磁转变.通过计算的结果,定性地分析了实验上所观察的一些现象.     

利用原子芯片上Z形磁阱囚禁中性87Rb原子

利用解析和数值方法计算了Z形磁阱的囚禁势,发现当囚禁中心和芯片表面距离较远时(该距离和Z形线中部导线的一半长度相差不超过一个量级),势阱的深度不能近似表示成偏置磁场By对应的能量,而要减去囚禁中心的势能高度;而增加By进行磁阱压缩到一定值时,势阱深度反而会下降.此外介绍了原子芯片的制作方法,以及利用原子芯片上Z形磁阱囚禁中性87Rb原子的实验装置和实验过程.最终有2×106个87Rb原子被转移到Z形磁阱中.     

耗散腔中两二能级原子态的自旋压缩量子Fisher信息和最大自旋涨落

在能量耗散腔中,原子用泡利算符描述,光场用相干态描述,运用密度矩阵理论,得到了两二能级原子密度矩阵元的演化规律,分析了与单模辐射场作用过程中原子态的自旋压缩、量子Fisher信息和最大自旋涨落.结果表明:自旋压缩,大于1/2的最大自旋涨落可以作为量子纠缠的充分必要判据.自旋压缩,大于1/2的最大自旋涨落和量子纠缠,它们互相等价.大于1的Fisher信息与它们之间没有等价关系,但可以作为自旋压缩和量子纠缠的充分判据.     

实现玻色-费米混合气体量子简并的四极Ioffe组合磁阱设计

四极Ioffe组合磁阱(QUIC磁阱)是由一对四极线圈和一个Ioffe线圈组合构成的一种Ioffe-Pritchard磁阱,它已广泛应用在囚禁中性原子和实现蒸发冷却原子的实验中.设计了两种不同结构的四极线圈和Ioffe线圈,并对其进行了相应的数值模拟和测试.通过比较获得了一种参数优化的QUIC磁阱,这为QUIC磁阱线圈的优化设计提供了参考.最后在优化的QUIC磁阱中,采用射频蒸发冷却俘获⁸⁷Rb原子,实现了⁸⁷Rb原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚,同时采用“共同冷却 关键词： 四极线圈 Ioffe线圈 四极Ioffe线圈组合磁阱 原子冷却     

重力对~(87)Rb冷原子四极磁阱装载的影响

文章研究了重力作用下对磁光阱中~(87)Rb原子进行偏振梯度冷却后重新四极磁阱俘获的影响。研究了竖直放置四极线圈和水平放置四极线圈两种情形下,重力对原子偏振梯度冷却后四极磁阱重新俘获过程的作用,通过原子自由飞行吸收成像,观测到了原子的振荡。分析计算了~(87)Rb原子|2,2〉态补偿重力时所需的磁场梯度B′,探究了磁场参数对于振荡现象的影响,从而选择了水平放置磁场线圈的方法,提高了原子偏振梯度冷却后四极磁阱的装载效率。     

~(87)Rb玻色-爱因斯坦凝聚体的快速实验制备

采用二维磁光阱产生了-个快速~(87)Rb原子流,并在高真空的三维磁光阱中实现了~(87)Rb原子的快速俘获,进一步采用射频蒸发冷却技术实现了原子云的预冷却,然后将原子转移到远失谐的光学偶极阱中蒸发得到了玻色-爱因斯坦凝聚体.实验上可以在25 s内完成三维磁光阱的装载(约1.0×10~(10)个~(87)Rb原子),然后经过16 s的冷却过程最终在光学偶极阱中获得5.0×10~5个原子的玻色-爱因斯坦凝聚体.实验重点研究了二维磁光阱的优化设计和采用蓝失谐大功率光束对四极磁阱零点的堵塞,抑制四极磁阱中原子的马约拉纳损耗,更加有效地对原子云进行预冷却.     

中性汞原子磁光阱装载率的优化

量子投影噪声是影响光晶格钟的一个重要参数,提高磁光阱中装载率有利于降低量子投影噪声,可提升光晶格钟的性能.针对实验所用的汞原子单腔磁光阱,本文分析并计算了磁光阱中汞原子受力情况和一维运动规律,在此基础上用随机数方法对磁光阱中汞原子三维装载进行了数值计算,获得了磁光阱中的稳态原子数,研究了磁光阱的冷却激光的光强、失谐量以及磁场梯度等参数对稳态原子数的影响,得出了获得最优装载率的实验参数.涉及的计算方法和结论对汞原子光晶格钟的实验设计具有参考价值.     

光致原子解吸附对冷原子磁光阱装载的动力学研究

在获得光致原子解吸附(light-induced atom desorption,LIAD)效应的基础上,从理论和实验方面分析了LIAD对铯原子磁光阱装载的动力学过程的影响,特别是背景原子对磁光阱的影响.通过实验获得了不同光强和照射时间下关闭解吸附光后磁光阱中铯原子的衰减过程,理论模型定量地描述了背景铯原子造成压强的变化及其对最终平衡态下真空度的影响.该研究对中性原子的长时间俘获,有效控制磁光阱中原子的装载过程具有重要意义. 关键词： 光致原子解吸附 磁光阱 激光冷却与俘获     

LaFe11.5Si1.5中的磁不稳定性

通过对LaFe_11.5Si_1.5化合物进行自旋极化和固定磁矩(FSM)的能带 计算，发现LaFe_11.5Si_1.5化合物具有磁不稳定性的特征，无磁态和铁磁 态的能量 差别很小，FSM计算表明LaFe_11.5Si_1.5化合物具有低自旋态和高 自旋态的双 磁性态特征，在一定条件下能够在两磁性态之间发生变磁转变.通过计算的结果，定性地分 析了实验上所观察的一些现象. 关键词： 磁不稳定性 变磁转变     

蒙特卡罗模拟四极阱中原子的参变激发

在中性原子的磁囚禁实验中,磁阱线圈的电流噪声会激发磁阱中的原子运动,势必对原子团的温度和寿命产生不可忽视的影响。对于非简谐阱,这种激发具有能量选择特性,它又取决于电流噪声的频谱分布。选择了实验中常用的四极阱为研究对象,用直接模拟蒙特卡罗方法来模拟四极阱中原子运动的参变激发现象,得到了原子温度与原子数损失随激发频率的变化关系,并进一步计算了两个共振峰处原子温度随调制时间和调制深度的变化曲线。此外,还研究了弹性碰撞速率对参变激发过程中原子温度上升的影响。这些结果对四极阱参变激发的实验有较好的参考价值。     

铷原子磁光阱中超冷等离子体的形成和演化

在铷原子的磁光阱中,通过光电离冷原子方法和稠密里德堡原子的自发演化方法产生了超冷等离子体。磁光阱中冷却并囚禁了10^7个原子,温度约为500μK,之后用一束脉冲激光将冷原子电离或者激发至高里德堡态,通过调节脉冲激光的能量控制离子数量或者里德堡原子的数量。利用延迟斜坡电场或脉冲电场引出超冷等离子体中的电子,对超冷等离子体的形成和演化进行了研究,并利用库仑势阱模型对实验结果进行了解释。实验结果表明,由于来自长寿命里德堡原子的贡献,里德堡原子自发演化形成的超冷等离子体的寿命比光电离形成的超冷等离子体的寿命长。     

一种低速、连续、单色性好的冷原子束

本文提出一种利用磁光阱冷却捕获技术制备低速、连续、单色性好原子束的方法及技术.采用3维磁光阱从背景Rb蒸汽中捕获Rb87原子进行冷却、捕获形成原子云团,利用在纵向方向上结构设计的小孔将冷原子云团推出形成冷原子束,并在原子束行进方向上采用2维光学黏胶对原子束进行准直,采用态制备激光对其进行态制备,全部制备到Rb87原子的基态能级|F=1>上,从而为原子惯性技术(原子干涉仪、原子重力仪、原子加速度计)、原子频标(原子钟)提供低速、连续、单色性好的原子束.文章对于制备技术的实验系统及实验结果进行了详细的阐述.     

铯Rydberg原子Stark态的避免交叉

在磁光阱中利用双光子激发制备49S铯Rydberg原子,研究了超冷49S态原子在外加电场中的Stark效应和nS态原子与(n-4)多重态之间的避免交叉现象.利用态选择脉冲场电离方法测量并获得了避免交叉点附近的离子谱,测量了避免交叉点附近离子谱的变化情况,并观察到避免交叉点附近由相互作用导致的态转移现象.     

自旋-轨道耦合对磁性绝缘体磁光Kerr效应的影响

采用单原子能级跃迁模型,导出在同时考虑自旋交换劈裂和自旋轨道耦合时磁光Kerr旋转的微观表达式,并就四能级跃迁情况,研究了磁光效应随原子基态及激发态能级自旋轨道耦合常数的变化规律.结果表明:磁光Kerr旋转角与自旋轨道耦合劈裂能量不成正比;单原子能级自旋轨道耦合常数为正或中间激发态自旋轨道耦合常数为负时,有利于提高磁光Kerr旋转. 关键词： 磁光Kerr效应 自旋轨道耦合 线性响应核 劈裂