用吸收法对铯原子磁光阱中冷原子数目的测量

介绍了吸收法测量冷原子数的原理以及对铯原子气室磁光阱中俘获的冷原子数目的测量过程及结果. 与通常的荧光收集法相比，在原理上与静止二能级原子同共振单模光场作用的模型更加接近，同时大大减小了测量中的误差累积，提高了测量精度. 测得的冷原子数为(8±0.3)×10⁶，同时还利用测得的阱中俘获的稳态冷原子数和磁光阱中冷原子的寿命间接获得了磁光阱的俘获率. 关键词： 激光冷却与俘获 磁光阱 冷原子数目 俘获率     

采用原子汽室磁光阱技术实现铯原子的激光冷却与俘获

近１０年来，中性原子的激光冷却与俘获方面的研究极为活跃，取得了许多重要的进展。其中，１９９０年Ｗｉｅｍａｎ等人提出的直接工作在原子汽室中的磁光阱［１］，相对简化了原子冷却与俘获的装置和技术，使这方面的研究得以进一步推广和促进。由于冷原子在玻色－爱因斯...     

磁光阱特性及冷原子集合行为的实验研究

磁光阱目前已经成为量子光学领域的内的一种强有力的研究工具，在实现了铯磁光阱后，我人通过对实验系统的改进提高了磁光阱的性能，在此基础上对磁光阱中原子数目和密度与磁光阱参数（包括激光光强，失谐以及磁场梯度等）的关系进行了系统的实验研究，结果与我们的理论预计大致符合，同时我们还观察到调节冷却激光光束准直和补偿地磁场的姆霍兹线圈电流过程中出现的冷原子云形状的变化，包括原子云的干涉图样，多亮点原子云，环形原     

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.     

光栅磁光阱中原子受力理论分析

从原子受力模型出发,研究光栅磁光阱中衍射光与磁场非正交条件下亚多普勒冷却机制,建立四束型和五束型光栅磁光阱中原子受力冷却和陷俘理论模型,分析光栅磁光阱作用下原子受到散射力与陷俘速度、回复力与形成势阱范围关系,以及光栅衍射角对原子陷俘速度和原子囚陷范围的影响。结果表明,衍射光与入射光的合力在磁场中心位置为零,构成有效势阱,光栅衍射角引起的衍射光偏振分量的变化对原子所受阻尼力、回复力和原子陷俘速度均有影响,也会最终影响到光栅磁光阱囚禁的原子数,为光栅磁光阱实现原子冷却和陷俘,以及光栅芯片设计提供了理论依据。     

紫外光诱导原子脱附技术在单腔磁阱装载中的应用

基于光诱导的原子脱附技术，采用脉冲紫外光剥离出玻璃池壁上吸附的铷原子以形成可快速开启和关断的脉冲铷原子源，成功地解决了单真空腔系统中磁阱的原子数和寿命之间的矛盾，突破了激光冷却和囚禁技术向小型化乃至微型化发展过程中的一个瓶颈.脉冲光源由390nm的LED阵列组成.实验结果表明它能够在1s内使真空铷原子气体分压提高近30倍,并且当紫外光关闭后系统的真空恢复到平衡状态的时间非常短，约120ms.测量了不同铷原子分压下磁光阱所俘获的最大原子数和装载时间,并由此得出系统的背景真空和磁光阱所能俘获的极限原子数，进一步得出磁阱的原子数-寿命积与磁光阱保持阶段时间的变化关系，结果显示在约1.25s处出现极大值，与无磁光阱保持阶段而直接进行磁阱装载情况相比提高了约0.3倍. 关键词： 激光冷却 磁光阱 光诱导原子脱附 原子数-寿命积     

用于原子干涉仪实验的锂原子的塞曼减速与磁光囚禁

为了制备适于原子干涉仪实验的低温锂原子样品,开展了锂原子的塞曼减速及与磁光阱囚禁相关的实验研究.设计并实现了一种结构紧凑的腔体内冷式多级线圈叠加的塞曼减速器,将速度小于600 m/s的7Li原子减速到60 m/s,磁光阱装载速率为5×108/s,囚禁原子数目1×109个,原子团的最低温度约为220±30μK.研究了光学黏胶中7Li原子的寿命与囚禁光频率失谐量的关系.这些结果为进一步开展7Li原子亚多普勒冷却、光势阱蒸发冷却以及原子干涉仪实验奠定了基础.     

基于二维磁光阱的增强型199Hg冷原子团制备

在精密测量领域中,高效地制备冷原子团具有重要的意义.在光晶格钟里,缩短冷原子团的制备时间可以降低Dick噪声,从而提高光晶格钟的稳定性.本文采用二维磁光阱加推送光的构型提高了三维磁光阱在超高真空环境中的装载率,并通过压缩磁光阱技术降低了原子团温度,实现了用于¹⁹⁹Hg光晶格钟的增强型冷原子团制备.实验上通过优化三维和二维磁光阱的失谐量和磁场梯度以及推送光的失谐量和功率等参数,将三维磁光阱的¹⁹⁹Hg冷原子装载率增强了51倍,提升至3.1×10⁵ s^–1,然后使用压缩磁光阱技术将¹⁹⁹Hg冷原子团的温度降低至45μK,低于多普勒冷却理论温度.这种基于二维磁光阱的增强型冷原子团制备可在超真空环境下实现对三维磁光阱装载率的高增益,有效地缩短了冷原子团的制备时间,同时也降低了原子团的温度,有利于提高光晶格的转移效率,为其他冷原子实验中冷汞原子团制备提供了有效方案.     

Rb原子磁光阱中囚禁原子数目与实验参数的依赖关系

研究表明，Rb原子磁光阱中所囚禁的原子数目对囚禁光的光强和失谐量，回泵光的强度以及磁场梯度有很大的依赖关系.用二能级系统模型对囚禁原子数目随囚禁光的光强和失谐量的变化关系进行了预估，理论预测的结果与实验结果定性符合.实验结果也展示了囚禁原子数目随回泵光的强度和磁场梯度的变化关系，要定量解释这些实验结果则需要更复杂的理论模型.通过囚禁原子数目对实验参数依赖关系的研究，得到特定的实验参数，来获得最大数目的冷原子. 关键词： 磁光阱 冷原子     

Enhanced cold mercury atom production with two-dimensional magneto-optical trap

A cold atom source is important for quantum metrology and precision measurement. To reduce the quantum projection noise limit in optical lattice clock, one can increase the number of cold atoms and reduce the dead time by enhancing the loading rate. In this work, we realize an enhanced cold mercury atom source based on a two-dimensional (2D) magneto-optical trap (MOT). The vacuum system is composed of two titanium chambers connected with a differential pumping tube. Two stable cooling laser systems are adopted for the 2D-MOT and the three-dimensional (3D)-MOT, respectively. Using an optimized 2D-MOT and push beam, about 1.3×10⁶ atoms, which are almost an order of magnitude higher than using a pure 3D-MOT, are loaded into the 3D-MOT for ²⁰²Hg atoms. This enhanced cold mercury atom source is helpful in increasing the frequency stability of a neutral mercury lattice clock.     

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.     

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。     

Investigation of ultracold atoms and molecules in a dark magneto-optical trap

In this paper,ultracold atoms and molecules in a dark magneto-optical trap(MOT) are studied via depumping the cesium cold atoms into the dark hyperfine ground state.The collision rate is reduced to 0.45s-1 and the density of the atoms is increased to 5.6×1011cm-3 when the fractional population of the atoms in the bright hyperfine ground state is as low as 0.15.The vibrational spectra of the ultracold cesium molecules are also studied in a standard MOT and in a dark MOT separately.The experimental results are analyzed by using the perturbative quantum approach.     

Light-induced evaporative cooling in a magneto-optical trap

This paper presents an experimental demonstration of light-induced evaporative cooling in a magneto-optical trap. An additional laser is used to interact with atoms at the edge of the atomic cloud in the trap. These atoms get an additional force and evaporated away from the trap by both the magnetic field and laser fields. The remaining atoms have lower kinetic energy and thus are cooled. It reports the measurements on the temperature and atomic number after the evaporative cooling with different parameters including the distance between the laser and the centre of the atomic cloud, the detuning, the intensity. The results show that the light-induced evaporative cooling is a way to generate an ultra-cold atom source.     

Microwave-mediated magneto-optical trap for polar molecules

Realizing a molecular magneto-optical trap has been a dream for cold molecular physicists for a long time. However,due to the complex energy levels and the small effective Lande g-factor of the excited states, the traditional magneto-optical trap(MOT) scheme does not work very well for polar molecules. One way to overcome this problem is the switching MOT,which requires very fast switching of both the magnetic field and the laser polarizations. Switching laser polarizations is relatively easy, but fast switching of the magnetic field is experimentally challenging. Here we propose an alternative approach, the microwave-mediated MOT, which requires a slight change of the current experimental setup to solve the problem. We calculate the MOT force and compare it with the traditional MOT and the switching MOT scheme. The results show that we can operate a good MOT with this simple setup.     

Laser Cooling and Trapping of Sodium Atoms in Magneto-optical Trap

ＬａｓｅｒＣｏｏｌｉｎｇａｎｄＴｒａｐｐｉｎｇｏｆＳｏｄｉｕｍＡｔｏｍｓｉｎＭａｇｎｅｔｏ－ｏｐｔｉｃａｌＴｒａｐ￥ＬＩＵＸｕｎｍｉｎｇ；ＬＩＮＹｕｅｍｉｎｇ；ＺＨＯＵＳｈａｎｙｕ；ＨＵＯＹｕｎｓｈｅｎｇ；ＷＡＮＧＹｕｚｈｕ（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏ...