铬原子束横向一维激光冷却的蒙特卡罗方法仿真

激光汇聚铬原子沉积实验中,铬原子束准直度的好坏非常重要.利用蒙特卡罗随机思想选取原子轨迹初始条件,将⁵²Cr原子以外的其他同位素、纵向速度分布和横向发散角等因素综合考虑,对铬原子束横向一维激光冷却进行了优化分析.经过与均匀取值法比较,这种方法能够更好地体现原子运动的不确定性,挑选出不参与冷却过程的同位素,使考察界面内原子束的横向位置分布更好的符合实验结果.结果显示,冷却过程中其他同位素的存在使原子束横向位置分布的中心最大值减小9.3%,半高宽增加11%,并且增加轮廓曲线的基底. 关键词： 激光冷却 蒙特卡罗方法 铬原子束     

激光准直Cr原子束的实验研究

利用多普勒原理对Cr原子束进行横向准直.应用激光感生荧光技术稳定激光器的频率，把激光器的中心频率稳定在偏离Cr原子共振中心频率-5±0.26MHz的位置.根据理论计算出准直激光束的最小尺寸为13.7mm.根据实验数据选择合适的参数，实现利用多普勒原理横向准直Cr原子束，使原子束的横向分布缩小到原来的1/3. 关键词： 激光准直 激光感生荧光稳频 多普勒冷却     

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.     

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     

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.     

锶原子互组跃迁荧光谱及其特性的研究

真空锁频系统是实现激光稳频的重要组成部分,在该系统中产生高分辨互组跃迁荧光谱((5s~2)~1S_0→(5s5p)~3P_1)是分析原子谱线相关特性及精确测量跃迁频率等参数的前提。本文通过将装载有毛细管的准直器置于锶炉内,从源头减小原子束的发散角,将原子束的发散角减小至3.1 mrad。即减小原子束的横向速度,进而减弱光与原子作用的一阶多普勒频移,实验最终得到分辨率较高且线宽为26 MHz的互组跃迁荧光谱。锶原子互组跃迁荧光谱特性的相关研究对于光晶格原子钟锁频系统的建立具有重要意义,因此本文从实验上探讨并分析了锶炉温度和激光光强等因素对互组跃迁荧光谱的影响。     

二维磁光阱产生铯原子束的数值模拟

通过分析铯原子在σ~+-σ~-组态的圆偏振光照射下塞曼子能级的分布情况,构造铯原子在二维磁光阱(2D-MOT)中的受力模型,利用龙格-库塔方法求解铯原子的运动方程,实现原子束产生过程的三维模拟.得出原子束流量随小孔半径、铯原子蒸汽压、激光光强、激光失谐量、磁场梯度等的变化规律.与实验数据进行比较表明受力模型的正确性,该方法能直观模拟原子束的产生,准确揭示原子束流量随各项参数的变化规律,为实验提供理论指导.     

基于红失谐高斯光束的冷原子束流长距离传输

提出了一种利用红失谐高斯光束偶极力实现二维磁光阱长距离传输冷原子束的方案.利用二能级原子所受散射力公式分析并构造了87 Rb原子在光偶极阱二维磁光阱(2D-ODT MOT)中的受力公式,考虑了原子与背景气体碰撞的影响,利用四阶龙格-库塔法求解原子运动方程,获得原子的运动轨迹,统计并求出原子在不同高斯光束失谐以及功率条件作用下进入差分泵浦范围的原子数.实验验证了在红失谐高斯光束与原子束推送光相互组合的4种工作状态下科学实验腔中磁光阱冷原子装载情况.理论与实验结果表明:基于红失谐高斯光束的二维磁光阱长距离传输冷原子束的效果提升显著,科学腔原子装载效率明显提升、原子数目明显增加.     

原子的激光冷却与捕陷（Ⅱ）

三、原子束的激光准直 上述激光减速原子束方法并不能得到很窄的原子束.相反,在减速途径上原子束会不断扩束.其原因:一是从束源出发时原子束总有原始发散角,束截面随路程增大;二是减速过程存在着横向加热效应.我们说原子在减速过程中因吸收反向光子而损失动量,而在各向同性的自发辐射中动量变化为零,这是统计平均的结果.”实际上每次具体发射时原子还是有动量变化的.这种变化的轴向分量最终导致纵向速率涨落,而横向分量会无规则地不断积累,最后使原子获得一平均横向速度υ.这就是横向加热.设减速过程中发生了n次吸收和发射光子的元动作,则为…     

二维磁光阱产生铯原子束的数值模拟

通过分析铯原子在σ+-σ-组态的圆偏振光照射下塞曼子能级的分布情况,构造铯原子在二维磁光阱(2D-MOT)中的受力模型,利用龙格-库塔方法求解铯原子的运动方程,实现原子束产生过程的三维模拟。得出原子束流量随小孔半径、铯原子蒸汽压、激光光强、激光失谐量、磁场梯度等的变化规律。与实验数据进行比较表明受力模型的正确性, 该方法能直观模拟原子束的产生,准确揭示原子束流量随各项参数的变化规律,为实验提供理论指导。     

Atomic beam guide by a one-dimensional magneto-optical trap

An atomic beam has been collimated, compressed, and deflected simultaneously by an atomic beam guide based on an inclined one-dimensional magneto-optical trap (1D-MOT). Isotope-selected rubidium atoms were extracted from the naturally-mixed thermal atomic beam with this method. We could manipulate the transverse displacement of the deflected beam precisely by adjusting the current in the copper rods to generate the quadrupole magnetic field. We could extract more than 50% of the incident atoms as a deflection beam when we combined this deflection technique with the atomic deceleration using a broadband spectral light. Received: 10 December 1998 / Published online: 24 June 1999     

Electrostatic surface guiding for cold polar molecules: experimental demonstration

We demonstrate an electrostatic surface guiding for cold polar molecules over a long distance of 44.5 cm, 0.85 mm above a dielectric substrate, and measure the transverse distribution of the guided supersonic D2O/CH3Br beam and its longitudinal velocity one. Also, we study the dependence of the relative guiding efficiency and the transverse temperature of the guided molecular beam on the guiding voltage, and show that the absolute guiding efficiencies from the Monte Carlo simulation and theoretical calculation multiplied by 3 are about equal to the measured relative one.     

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

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

用蒙特卡罗方法研究生物组织中的光分布

本文利用蒙特卡罗方法研究准直光束通过生物组织时其内部光吸收剂量分布的特点．计算模型设定的条件为：组织与其边界折射率不同、组织为纵向有一定宽度的层状结构．理论的计算模拟结果已同组织模拟体的实验结果作了比较，两者能较好的吻合．     

Polarization imaging of multiply-scattered radiation based on integral-vector Monte Carlo method

A new integral-vector Monte Carlo method (IVMCM) is developed to analyze the transfer of polarized radiation in 3D multiple scattering particle-laden media. The method is based on a “successive order of scattering series” expression of the integral formulation of the vector radiative transfer equation (VRTE) for application of efficient statistical tools to improve convergence of Monte Carlo calculations of integrals. After validation against reference results in plane-parallel layer backscattering configurations, the model is applied to a cubic container filled with uniformly distributed monodispersed particles and irradiated by a monochromatic narrow collimated beam. 2D lateral images of effective Mueller matrix elements are calculated in the case of spherical and fractal aggregate particles. Detailed analysis of multiple scattering regimes, which are very similar for unpolarized radiation transfer, allows identifying the sensitivity of polarization imaging to size and morphology.     

Density-functional approach to two-dimensional classical fluids

The density-functional (DF) method is combined with the smoothed-density approximation to calculate the fluid structure in two-dimensional (2D) hard-disc (HD) systems. Density-dependent weighting functions in the DF method proposed by Tarazona for three-dimensional fluids have been applied to 2D systems for the calculation of the radial distribution function of HD fluids and the determination of the static structure of 2D HD fluids around the central hard triatomic molecule. The results compare reasonably well with Monte Carlo data. The radial distribution of a 2D Lennard-Jones fluid has also been calculated and shown to be in satisfactory agreement with Monte Carlo data except for the high-density fluid.     

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     

聚酯材料在脉冲电子束辐照下的动力学效应与材料参数

对聚酯材料在电子束辐照下的动力学效应进行了研究。采用Monte Carlo方法,计算了脉冲电子束在聚酯材料中的能量沉积;采用流体动力学方法,对聚酯材料在电子束辐照下的热击波和喷射冲量进行了数值模拟;采用将喷射冲量和热击波压力的数值结果与实验测量结果进行逼近的方法,得到了聚酯材料的升华能约为1.1 kJ/g,Grüneisen系数的常态值约为0.2。