单原子在两个远红失谐光偶极阱中的转移

在光偶极阱中实现单个中性原子的囚禁及其操控在量子信息处理中具有重要的应用.为此在使用强聚焦远红失谐激光形成的光偶极阱囚禁单个中性铷原子后,通过一个空间可移动的光偶极阱从静止的光偶极阱上掠过,实现了将静止的光偶极阱中的单原子以94%的概率转移到可移动的光偶极阱中,并将该原子移动到焦平面上指定的位置.该实验对于实现光偶极阱阵列中任意两个原子的纠缠以及光偶极阱中原子外在自由度的操控等研究有着潜在的应用.     

可控制光学双阱实验及非对称双阱的应用

根据用相位板产生可控制光学双阱的实验方案,制作了具有不同相位差的相位板,测量了不同相位差相位板衍射光强分布和从双阱到单阱演变过程中的衍射光强分布,得到了理论与实验一致的结果.进一步分析实验结果发现:相位差△ψ≠π的相位板,产生非对称光学双阱,在原子光学实验中也有很重要的应用,从而拓展了光学双阱在原子光学实验中的应用范围.     

利用蓝失谐激光诱导微型光学偶极阱中冷原子间的光助碰撞提高单原子制备概率

借助于微米尺度的远失谐光学偶极阱(FORT)中蓝失谐光的光助碰撞效应与反馈控制系统,文章在实验上实现了FORT中单个原子的高效制备.结合原子的势能曲线,分析了原子在红失谐光和蓝失谐光作用下的光助碰撞效应,并且在实验上得到红失谐光诱导下单原子的制备概率约50%,蓝失谐光诱导下单原子的制备概率约80%.通过反馈控制系统,当原子数目小于1时,反馈控制使磁场梯度减小以快速俘获原子,当原子数目大于1时,反馈控制开启蓝失谐光场,使得原子一个个逃逸出阱中,最终实现了FORT中单原子的制备概率约95%,为下一步偶极阱的二维扩展奠定了基础.通过HBT实验测量FORT中单原子发出光子的统计特性,得到二阶相干度g(2)(τ=0)=0.08.     

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。     

采用强聚焦光学系统实现原子操控的一种方案

采用光学手段操控原子是研究原子之间纠缠、控制其相互作用的重要途径,也是量子信息研究中的重要课题.本文基于目前的实验系统,提出了利用由三组驻波场组成的强聚焦光学系统产生间距可控的光学晶格,并在此基础上实现多光学偶极阱的一种方案.我们系统地讨论了两驻波场与第三驻波场的夹角和相对位相对光学阱分布的影响,指出在此基础上可以在一定程度上通过微光学阱实现单个原子的操控并实现偶极阱间距的可控调节.该结果对研究光学晶格中的BEC之间的作用、原子干涉以及原子之间偶极一偶极作用等具有重要意义.     

磁光阱中超冷钠-铯原子碰撞的实验研究

研究了磁光阱中异核超冷钠铯原子的碰撞机理, 测量了超冷钠原子的碰撞损失率, 得到了钠-铯原子的碰撞损失系数β_Na-Cs与钠原子俘获光强度之间的关系. 利用多普勒模型计算了不同俘获光强度下的钠原子磁光阱的阱深, 得到了临界光强的理论值, 与实验结果符合得较好.     

铯原子双磁光阱中冷原子的输运：从推载到导引

在超高真空环境下实现中性原子的激光冷却与俘获，可以有效地避免背景气体对冷原子的碰撞所造成的影响，已成为玻色-爱因斯坦凝聚、冷原子光学腔量子电动力学、中性原子玻色-费米混合气体等实验研究的出发点。结合气室磁光阱和超高真空磁光阱的所谓双磁光阱，以其真空系统相对简单、参数易于控制、效率高等优点，得到了很大发展。双磁光阱既能在气室磁光阱部分从处于室温的原子背景中快速冷却和俘获原子，然后将其通过一定途径输运到超高真空磁光阱中，又能达到在压力极低的超高真空环境下制备冷原子的目的。     

液晶空间光调制器产生可调三光学势阱

提出了产生三光学势阱的新方案, 在该方案中用液晶空间光调制器制作相位型闪耀光栅, 单色相干光照明, 产生按等边三角形分布的三个光学势阱, 三个光阱光强大小分布相同, 调节空间光调制器的相位分布, 可以改变光阱的相对位置, 实现三光阱到单个光阱、两光阱合并为一个光阱等演变及其反向演变, 调节过程简单、方便. 根据现有空间光调制器性能和尺寸, 模拟设计光栅, 计算三光阱的光强分布和调控过程中光强的变化, 结果表明: 用一般功率的激光照明, 能够得到具有较大峰值光强和较高光强梯度的可调三光阱, 在原子和分子光学实验研究中有多种重要的应用. 关键词： 原子和分子光学 可调三光学势阱 空间光调制器     

冷原子在静电势阱中的量子力学效应

用四个点电荷构造一个简单、新颖的静电势阱,并基于含时薛定谔方程和有限差分时间域方法,研究冷原子在该势阱中的量子力学效应.以中性铷原子为例,给出了原子和静电场系统的含时波函数,基态本征能量和本征波函数.结果表明,在这样的静电势阱中,囚禁中性冷原子是完全可能的.所得结果对实验上构造类似的静电势阱捕获中性冷原子有重要指导意义 关键词： 冷原子 静电势阱 量子力学效应     

超冷单原子分子阵列

用光镊形成光阱囚禁单个原子、用激光将单个原子冷却到基态形成超冷原子、将超冷原子相干合成单个超冷分子、将单原子分子重排串成丰富多样的超冷单原子分子阵列,这就构成了精密相干可控的多粒子量子系统,为多种前沿科学研究与技术发展提供难得的量子平台。文章介绍近年来单原子量子态高保真操控、异核原子量子纠缠、原子—分子耦合态相干控制、单个超冷分子的相干合成、异核原子阵列确定性制备等方面所取得的最新研究结果。对未来在多体物理、超冷化学、精密测量、量子模拟、量子计算等方面的发展前景进行了展望。     

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     

强耦合腔量子电动力学中单原子转移的实验及模拟

对于强耦合腔量子电动力学系统中以自由下落方式转移原子与腔模强耦合作用过程进行了实验研究,并在理论上利用蒙特卡罗方法对整个实验过程进行了模拟.根据模拟的高精度光学微腔实时记录的原子穿腔信号,获得了原子与腔模相互作用以及冷原子的参数等基本信息,包括不同初始条件下原子与腔模相互作用时腔的透射谱、单个原子在腔内的驻留时间、原子到达腔模时刻的概率分布以及原子到达腔模的动能分布等,并作为对比给出了相应的实验结果.基于模拟结果,实验上建立了腔内光学偶极阱来俘获单个原子,测量的单原子的腔内俘获寿命达到5 ms,比自由穿越时延长了约30倍.该研究对于原子-腔受限空间内,以自由下落方式转移原子以及原子与腔的耦合过程给出详细的分析,有助于对类似实验结果的分析和系统参数的优化.     

用原子芯片操纵中性原子

原子芯片提供了一个稳定、精确且功能强大的实验平台来制备和操纵中性超冷原子。本文概述了近年来原子芯片的研究发展状况，并介绍了原子芯片上微势阱的设计原理以及几个典型的原子芯片实验，然后讨论了芯片实验中的原子损失、加热和退相干机制，最后对原子芯片可能的发展方向进行了预测。     

激光冷却与囚禁的原子喷泉

本文介绍了激光冷却与囚禁的原子喷泉的主要环节,首先介绍了与原子喷泉有密切关系的光学粘团和原子阱的原理和结构,然后介绍了原子喷泉的实验装置、实验步骤和实验结果。     

可操控二种冷原子或冷分子样品的光学双阱新方案及其实验研究

提出了一种构建可囚禁与操控二种冷原子或冷分子样品的光学双阱的新方案,该方案采用常用的液晶空间光调制器作为分光器件,分光调制函数类似二元相位光栅;对提出的方案进行了模拟实验研究,并研究了从光学双阱到单阱的双向演化过程,该光学双阱的模拟实验结果表明与理论方案相符,双阱的操控性好,有利于二种不同的冷原子或冷分子样品的装载与操控等相关实验研究. 关键词： 原子光学 原子分子囚禁 液晶空间光相位调制器 光学双阱     

用于单原子操控的微尺度蓝移阱的三维构建与测量

相比于传统的红失谐偶极势阱,蓝移阱中原子在排斥势的作用下被囚禁在光强最弱的地方,有助于减弱光子散射率和激光对原子能级的光频移,从而使蓝移阱在单原子俘获和操控方面具有明显优势。在单原子俘获实验中,一般阱的尺寸在微米尺度,要小于通常CCD的像素尺寸,对微尺度光学阱的精密测量是构建单原子操控光学阱的重要一步。在本文中,我们利用特殊的透镜组将1.5μm大小的蓝移阱放大,再通过普通CCD获得x-y方向图像,重构出y-z和x-z方向阱的信息,进而获得了微尺度阱的三维结构,并对阱的参数进行了估算。     

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.     

新颖操控冷原子/冷分子的组合三光学阱新方案及实验研究

提出了一种构建可囚禁与操控三种冷原子或冷分子样品的光学三阱组的新方案,该方案采用常用的液晶空间光调制器作为分光器件,分光调制函数类似于二元相位光栅;对提出的方案进行了模拟实验,并研究了从光学三阱到单阱的双向演化过程。该光学三阱的模拟实验结果与理论方案相符,三阱的操控性好,有利于三种不同的冷原子或冷分子样品的装载与操控等相关实验研究。     

用错位相位光栅产生的可调光学双阱

提出了用相位型错位光栅产生光学双阱的新方案.用平面光波(或TEM₀₀模式高斯光波)照射、正透镜聚焦,在透镜焦平面上产生的适用于冷原子或冷分子囚禁的多对可调光学双阱.计算和推导了双阱的光强分布、强度梯度以及光阱的几何参数与光学系统参数间的解析关系,研究了双阱到单阱三种不同的演化过程.同时还计算了光学双阱囚禁冷原子的光学偶极势和光子散射速率.研究发现,该方案不仅简单可行、操作方便,而且在原子物理、原子光学、分子光学和量子光学领域中有着广阔的应用前景. 关键词： 原子光学 相位光栅 光学双阱 冷原子囚禁     

单原子分子测控的进展

单原子分子测控是近年来发展起来的实验技术 ,其操作对象是单个的原子或分子。完整的单原子分子测控包含了对单原子分子的成像、识别、操纵和组合分解四个方面。本文分别对这四个方面进行了系统综述 ,介绍了国内外相关技术的发展和现状 ,并对其未来做了展望