超冷铯Rydberg原子的Autler-Townes分裂

主要研究超冷铯Rydberg原子阶梯型三能级系统的Autler-Townes(A-T)分裂.铯原子基态6S_(1/2)、第一激发态6P_(3/2)和Rydberg态形成阶梯型三能级系统,强耦合光共振作用于6P_(3/2)(F′=5)→34D_(5/2)的跃迁,探测光由偏振光谱锁定在6S_(1/2)(F=4)→6P_(3/2)(F′=5)的跃迁,并由双通的声光调制器在其共振跃迁附近扫描,形成的Rydberg原子A-T分裂谱由单光子计数器探测.A-T光谱的双峰间距与耦合光的拉比频率成正比,实验结果与理论计算在耦合光拉比频率Ω_c2π×9 MHz时符合得很好,在拉比频率Ω_c2π×9 MHz时,测量的A-T分裂比理论计算值小13%.产生偏差的主要原因是由于较大的耦合光拉比频率Ω_c增加了激发的Rydberg原子数,Rydberg原子间的相互作用产生了较大的退相干率所致.     

铕原子Rydberg态的场电离研究

利用三步激光共振激发结合场电离探测技术,系统地研究了铕原子归属于第一电离限4f76s 9S4的4f76snp Rydberg态的场电离过程,得到了铕原子4f76snp Rydberg 态的场电离光谱图。在光激发之后施加脉宽为0.2μs的脉冲电场,连续扫描电压得到场电离过程图。从4f76snp Rydberg态的场电离过程图谱中,可以精确地获得态的场电离阈,观察电场逐步从0到3 kV变化时原子的演化过程。特别是,受黑体辐射的影响,一些结构出现在了场电离光谱图上。     

Sm原子奇宇称Rydberg态光谱

结合共振激发和场电离探测技术,通过总角动量量子数0→1→0→1的激发路径,研究了第一电离阈附近的Sm原子奇宇称Rydberg态4f⁶6snp(J=1)。首先,在45 200～45 500 cm^-1能量范围内共发现了94个奇宇称Rydberg能级。其次,通过对有效量子数和Rydberg能级结构特点的分析,将其中68个能级归属为3个束缚Rydberg系列,另外26个能级也给出了能级位置。然后,利用Rydberg-Ritz公式,对3个Rydberg系列分别进行了拟合,获得了Sm原子的电离阈为(45 519.61±0.79) cm^-1。最后,采用6种偏振组合激发,由偏振选择定则,进一步验证了这些奇宇称Rydberg态总角动量量子数为1。这些结果首次证实了场电离探测技术对Sm原子高激发Rydberg态的适用性,并且通过对奇宇称Rydberg系列拟合得到的Sm原子电离阈与文献中通过偶宇称Rydberg系列获得的值(45 519.64±1.39) cm^-1基本一致。     

超冷nS Rydberg原子的态转移

本文从实验上研究了超冷nS Rydberg原子在外电场脉冲作用下的态转移现象. 采用双光子激发超冷基态原子制备超冷Rydberg原子, 通过脉冲场电离法探测超冷Rydberg原子的离子信号, 实验研究了由外加脉冲电场产生的nS能级和多重态的避免交叉, 获得了在外电场脉冲作用下nS态原子的态转移现象, 实验与理论计算的结果相一致. 关键词： Rydberg原子 态转移 能级避免交叉     

70S超冷Cs Rydberg原子的动力学演化

利用双光子激发超冷原子获得70S超冷Cs Rydberg原子, 采用脉冲场电离法使Rydberg原子电离, 并用微通道板测量Rydberg原子的信号. 改变激发光和电离电场脉冲的延迟时间和激发光脉冲的宽度, 研究70S超冷Cs Rydberg原子之间的相互作用和动力学演化过程. 利用黑体辐射导致的态转移和相互作用碰撞电离解释了实验结果,实验结果和理论相一致.     

Ru原子高Rydberg态研究

本文描述用激光共振激发-场电离实验方法测定Ru原子的4d⁷(⁴F)ns(n=28—45)和4d⁷(⁴F)nd(n=26—48)系列Rydberg能级,并应用非线性拟合得到了Ru原子的第一电离阈值。采用相对论性自洽场方法对所得能级以及相应的量子亏损作了计算,理论与实验结果符合得很好。此外还将本文所得的第一电离阈值与已有数据作了比较。 关键词：     

铅原子奇宇称Rydberg系列寿命的研究

在多通道量子数亏损理论(MQDT)的基础上,利用已给出的用MQDT波函数统一计算高激发态寿命的方法,计算并预言了J=1奇宇称两个Rydberg系列的寿命,在利用MQDT计算时,确定了6p6d3/2[3/2]₁⁰的能级位置.     

原子实极化效应和钠原子s系列高Rydberg态能级寿命的计算

利用相关效应的模型势方法计算了钠原子Rydberg态s系列的能级寿命.此理论方法不依赖于实验参数.计算结果很好地符合实验值，并证实了这一理论模型的合理性. 关键词： 原子实极化 Rydberg态 跃迁矩阵元 辐射寿命     

Rydberg原子研究的新方法

本文首次用非简并四波混频测量了钠原子的Rydberg态系列光谱,并就其某一条谱线在不同压力下的碰撞加宽进行研究.     

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.     

Na原子高里德堡态的辐射寿命

用可调谐激光两步激发Ｎａ原子高激发发里德堡态布居，在光激发后施加脉冲电场测量激发态的场电离阈，利用阈值电场和延迟场电离方法测定了ｎｓ（ｎ＝２０～２４）和ｎｄ（ｎ＝１９～２３）态的寿命值，并与计算值进行了比较，对影响寿命的因素作了讨论。     

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.     

Cs 39D态Rydberg原子Stark光谱的实验研究

本文从理论和实验上对Cs39D态Rydberg原子在弱电场作用下的Stark效应做了详细研究. 理论上利用数值方法计算了Cs原子39D态的Stark结构;实验上,采用两步激发超冷基态原子获得超冷Rydberg原子,通过场电离的方法获得了39D态的Stark光谱,测量获得α^5/2₂,α^5/2₀,α^3/2₂和α^3/2₀相应的极化率分别为：62(7),－146(13), 73(6) 和－106(20) MHz·V^-2cm²,实验结果与理论相符合. 关键词： Rydberg原子 Stark结构 场电离 极化率     

Cs 39D态Rydberg原子Stark光谱的实验研究

本文从理论和实验上对Cs39D态Rydberg原子在弱电场作用下的Stark效应做了详细研究. 理论上利用数值方法计算了Cs原子39D态的Stark结构;实验上,采用两步激发超冷基态原子获得超冷Rydberg原子,通过场电离的方法获得了39D态的Stark光谱,测量获得α^5/2₂,α^5/2₀,α^3/2₂和α^3/2₀相应的极化率分别为：62(7),－146(13), 73(6) 和－106(20) MHz·V^-2cm²,实验结果与理论相符合.     

Measurement of quantum defect of nS and nD states using field ionization spectroscopy in ultracold cesium atoms

<正>This paper reports that ultracold atoms are populated into different nS and nD Rydberg states(n=25~52) by two-photon excitation.The ionization spectrum of an ultracold Rydberg atom is acquired in a cesium magneto-optical trap by using the method of pulse field ionization.This denotes nS and nD states in the ionization spectrum and fits the data of energy levels of different Rydberg states to obtain quantum defects of nS and nD states.     

Machine learning identification of symmetrized base states of Rydberg atoms

Studying the complex quantum dynamics of interacting many-body systems is one of the most challenging areas in modern physics. Here, we use machine learning (ML) models to identify the symmetrized base states of interacting Rydberg atoms of various atom numbers (up to six) and geometric configurations. To obtain the data set for training the ML classifiers, we generate Rydberg excitation probability profiles that simulate experimental data by utilizing Lindblad equations that incorporate laser intensities and phase noise. Then, we classify the data sets using support vector machines (SVMs) and random forest classifiers (RFCs). With these ML models, we achieve high accuracy of up to 100% for data sets containing only a few hundred samples, especially for the closed atom configurations such as the pentagonal (five atoms) and hexagonal (six atoms) systems. The results demonstrate that computationally cost-effective ML models can be used in the identification of Rydberg atom configurations.     

Lifetimes of Rydberg states of Eu atoms

The radiative lifetimes of the Eu 4f76snp(8PJ or10PJ)Rydberg states with J=5/2 and 11/2 are investigated with a combination of multi-step laser excitation and pulsed electric field ionization,from which their dependence on the effective principal quantum number is observed.The lifetimes of 21 states are reported along with an evaluation of their experimental uncertainty.The influence of blackbody radiation,due to the oven temperature,on the lifetime of the higher-n states is detected.The non-hydrogen behavior of the investigated states is also observed.     

弱射频场中Rydberg原子的电磁感应透明

在铯原子室温蒸气池中研究了弱射频场中Rydberg原子阶梯型三能级系统的电磁感应透明(EIT)效应.铯原子基态6S_(1/2)、第一激发态6P_(3/2)和Rydberg 48D_(5/2)态形成阶梯型三能级系统,探测光共振作用于6S_(1/2)(F=4)→6P_(3/2)(F′=5)的跃迁,耦合光在Rydberg跃迁线6P_(3/2)(F′=5)→48D_(5/2)附近扫描,形成Rydberg原子EIT.当对铯原子施加一个80 MHz的弱射频电场时,48D_(5/2)Rydberg原子的EIT光谱发生Stark频移和分裂,同时产生由射频场调制Rydberg能级的偶数级边带,测量结果与Floquet理论模拟的结果相符合.同时,改变弱射频电场的频率研究了铯Rydberg能级的自电离效应对Rydberg原子Stark谱的影响,据此,我们提出将电极板置于铯原子蒸气池内的方案以减少自电离效应的影响.在弱射频Stark谱中,mj=5/2的Stark谱与mj=1/2,3/2的二级边带形成多个能级交叉,这些能级交叉点提供了一种基于原子的精确校准射频电场的新方法.     

Matter-wave interferometry with atoms in high Rydberg states

Matter-wave interferometry has been performed with helium atoms in high Rydberg states. In the experiments the atoms were prepared in coherent superpositions of Rydberg states with different electric dipole moments. Upon the application of an inhomogeneous electric field, the different forces on these internal state components resulted in the generation of coherent superpositions of momentum states. Using a sequence of microwave and electric field gradient pulses the internal Rydberg states were entangled with the momentum states associated with the external motion of these matter waves. Under these conditions matter-wave interference was observed by monitoring the populations of the Rydberg states as the magnitudes and durations of the pulsed electric field gradients were adjusted. The results of the experiments have been compared to, and are in excellent quantitative agreement with, matter-wave interference patterns calculated for the corresponding pulse sequences. For the Rydberg states used, the spatial extent of the Rydberg electron wavefunction was ～320?nm. Matter-wave interferometry with such giant atoms is of interest in the exploration of the boundary between quantum and classical mechanics. The results presented also open new possibilities for measurements of the acceleration of Rydberg positronium or antihydrogen atoms in the Earth's gravitational field.