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.文章介绍近年来在单原子量子态高保真操控、异核原子量子纠缠、原子一分子耦合态相干控制...     

超低频调制光缔合光谱的实验研究

通过激光冷却技术在磁光阱中俘获原子数约107,温度约200 μK,直径约400 μm的超冷铯原子,利用超冷铯原子光缔合方法制备了激发态的超冷铯分子。实验研究了光缔合光不同扫描速率对铯分子振转光谱分辨率的影响,发现光缔合光扫描速率较慢时,铯分子振转光谱分辨率较高。通过高灵敏的雪崩光电探测器探测冷原子荧光,获得了超冷铯分子第一激发态6S_1/2+6P_3/2离解限0-_g长程态高分辨振转光谱。为了实现受控拉曼光缔合制备超冷基态分子,光缔合激光频率需要锁定在原子-分子共振跃迁线,对超冷原子光缔合光谱进行了超低频波长调制,通过改变调制幅度和调制频率获得最优化的一阶微分信号,将该信号反馈回激光器,实现闭合环路稳频,满足了受控拉曼光缔合制备振转能级可控的基态分子的实验要求,该工作对研究受限空间中的超冷原子分子具有很重要的意义。     

基于振幅调制的超冷铯原子高分辨光缔合光谱的实验研究

基于振幅调制的超冷铯原子高分辨光谱的实验研究，用相对于铯分子6S_1/2+6P_3/2离解限红失谐的光缔合激光作用于磁光阱中超冷铯原子，观察到通过光缔合产生的激发态超冷分子.在实验中，为了得到高信号-噪声比的光缔合光谱，利用声光调制器对俘获光进行振幅调制，将探测到的超冷铯原子的荧光信号利用lock-in技术解调.同时利用密度矩阵方程系统地分析了实验结果.     

光缔合产生超冷分子及其光谱测量

超冷分子的产生对于量子信息、分子物理和分子化学具有重要的意义。本文通过介绍超冷分子的研究进展,主要分析了光缔合产生超冷分子的特点与物理机制,详细介绍了光缔合产生冷分子过程中的光谱测量方法。     

第五讲 基于激光冷却原子的超冷分子制备与外场操控

超冷分子的理论和实验研究近年来取得了令人瞩目的巨大成就,极大地拓展了原子分子光物理的研究范畴。围绕超冷分子的制备与应用开创了很多全新的研究领域,如超高分辨分子光谱、分子量子态操控、精密测量以及量子模拟等。当前超冷分子的高效密集制备主要采用基于激光冷却的超冷原子缔合技术来实现。文章综述了超冷分子缔合制备的研究现状,阐述了光缔合、Feshbach共振缔合、受激拉曼绝热跃迁以及超短脉冲光缔合产生超冷分子的物理机制与实验进展,对外场操控超冷分子的实验结果及其潜在应用做了概要展示。     

原子-分子暗态

Innsbruck大学的物理学家通过使用光缔合实验证明了玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）的一对原子是相干的。此前，通过调谐两个原子间的磁状态——Feshbach共振——观察到过原子的相干结对（将两个原子锁定在特定的量子关系中）的现象。但是这样得到的分子结合得很弱。相反，光缔合过程（例如使用光将两个原了结合成一个分了）可以形成结合得更牢固的分子态。麻烦的是所用的激光不仅仅能使原子结合成分子，也会因被吸收而使分子分解。     

超冷铯分子0g-长程态的振转光谱研究

通过超冷铯原子光缔合制备激发态的超冷铯分子. 利用冷原子荧光频率调制技术获得了超冷铯分子第一激发态6S_1/2+6P_3/2离解限0_g^-长程态高分辨振转光谱, 计算得到0_g^- 长程态振动量子数从0到51的不同振动能级的转动常数, 和Daniel研究小组的理论结果符合得很好. 关键词： 超冷铯分子 光缔合 振转光谱     

最优化参数控制提高超冷铯分子振转光谱的信噪比

超冷原子光缔合光谱对于研究长程分子势能结构、分子常数和分子相关动力学过程具有重要意义.光缔合光谱的信噪比作为衡量探测技术的重要指标之一,直接影响光谱的分辨能力和探测灵敏度.利用调制荧光光谱技术获得了超冷长程铯分子超精细振转光谱.通过研究解调参数,即积分时间和灵敏度,发现解调参数对光谱信号的信噪比有重要影响,且依赖关系呈非线性.结合相关实验系统,实现了对光谱信噪比的最优化控制,为进一步研究超冷铯分子长程态振转能级结构奠定了重要的实验基础.     

超冷V型三能级原子注入的微波激射:原子相干性对腔场光子统计的影响

建立了超冷V型三能级原子注入的微波激射的腔场光子统计的量子理论,研究了原子相干性对光子统计性质的影响.发现腔内原子的发射概率随腔长变化的曲线中存在着共振峰和非共振平台,原子相干性对这些共振峰和非共振平台的绝对大小和相对比例具有灵活的可调性.原子发射概率的这些特点对腔场光子统计产生了直接的影响.平均光子数随腔长变化的曲线中也存在着共振峰和非共振平台;给定腔长,适当调节原子相干参量,可以使光子数分布向大、小光子数两个方向灵活地移动,平均光子数也相应地增加和减少.研究中还发现,适当选取原子相干参量,光子统计在大 关键词： 微波激射 超冷V型三能级原子 原子相干性 光子统计     

物理新闻和动态

原子-分子暗态Innsbruck大学的物理学家通过使用光缔合实验证明了玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的一对原子是相干的.此前,通过调谐两个原子间的磁状态———Feshbach共振———观察到过原子的相干结对(将两个原子锁定在特定的量子关系中)的现象.但是这样得到的分子结合得很弱.相反,光缔合过程(例如使用光将两个原子结合成一个分子)可以形成结合得更牢固的分子态.麻烦的是所用的激光不仅仅能使原子结合成分子,也会因被吸收而使分子分解.Innsbruck的研究者们所用的对策是生成一种分子是稳定的光不会被吸收的“暗态”.这样的“电磁引起的透明性”…     

Effect of external magnetic field on the shift of resonant frequency in photoassociation of ultracold Cs atoms

We study the influence of external magnetic field on the shift of the resonant frequency in the photoassociation of ultracold Cs atoms, which are captured in a magnetically levitated optical crossed dipole trap. With the increase of the photoassociation laser intensity, the linear variation of the frequency shift is measured by recording the photoassociation spectra of the long-range 0_u~+ state of Cs molecule below the 6S_(1/2)+ 6P_(1/2) dissociation limit at different magnetic fields.The slope of the frequency shift to the intensity of the photoassociation laser exhibits a strong dependence on the external magnetic field. The experimental data is simulated with an analytic theory model, in which a single channel rectangular potential with the tunable well depth is introduced to acquire the influence of the magnetic field on the atomic behavior in the effective range where photoassociation occurs.     

光缔合制备超冷铯分子的温度测量

利用光缔合超冷Cs原子形成超冷Cs2分子,采用多光子电离方法对超冷Cs2分子进行探测,对分子扩散过程中分子密度随时间的演化进行测量,获得了超冷Cs2分子的弛豫曲线.基于一个简单的模型即原子、分子样品的初始分布是位置和速度的高斯函数,通过理论模拟获得了超冷原子、分子样品的温度,测得的原子温度与释放-再俘获方法获得的结果相符合,这种方法避免了通过探测微弱分子荧光来获得分子温度的弊端,可广泛应用于超冷原子、分子样品的温度测量.     

Suppressing the weakly bound states in the photoassociation dynamics by using a frequency cut-off laser pulse

The photoassociation dynamics of ultracold lithium atoms controlled by a cut-off pulse has been investigated theoretically by solving numerically the time-dependent Schro¨dinger equation using the mapped Fourier grid method. The frequency components of the laser pulse close to the atomic resonance are partly cut off. Compared with the typical Gauss-type pulses, the cut-off pulse is helpful to suppress efficiently the weakly bound states and prepare the associated molecules in the lower vibrational states. Especially, the dependence of photoassociation probability on the cut-off position of the laser pulse is explored.     

Suppressing the weakly bound states in the photoassociation dynamics by a frequency cut-off laser pulse

The photoassociation dynamics of ultracold lithium atoms controlled by a cut-off pulse has been investigated theoretically by solving numerically the time-dependent Schrödinger equation using the mapped Fourier grid method. The frequency components of the laser pulse close to the atomic resonance are partly cut off. Compared with the typical Gauss-type pulses, the cut-off pulse is helpful to suppress efficiently the weakly bound states and prepare the associated molecules in the lower vibrational states. Especially, the dependence of photoassociation probability on the cut-off position of the laser pulse is explored.     

Resonant coupling in the formation of ultracold ground state molecules via photoassociation

We demonstrate the existence of a new mechanism for the formation of ultracold molecules via photoassociation of cold cesium atoms. The experimental results, interpreted with numerical calculations, suggest that a resonant coupling between vibrational levels of the 0+u (6s+6p1/2) and (6s+6p3/2) states enables formation of ultracold molecules in vibrational levels of the ground state well below the 6s+6s dissociation limit. Such a scheme should be observable with many other electronic states and atomic species.     

Giant helium dimers produced by photoassociation of ultracold metastable atoms

We produce giant, purely long-range helium dimers by photoassociation of metastable helium atoms in a magnetically trapped, ultracold cloud. The photoassociation laser is detuned close to the atomic 2(3)S1-2(3)P0 line and produces strong heating of the sample when resonant with molecular bound states. The temperature of the cloud serves as an indicator of the molecular spectrum. We report good agreement between our spectroscopic measurements and our calculations of the five bound states belonging to a 0(+)(u) purely long-range potential well. These previously unobserved states have classical inner turning points of about 150a(0) and outer turning points as large as 1150a(0).     

飞行时间质谱探测磁光阱中超冷分子离子的实验研究

利用飞行时间质谱探测了由磁光阱中的俘获光和 再泵浦光光缔合作用形成的超冷基态铯分子, 研究了微通道板工作电压、加速电场强度和加速电场持续时间对铯分子离子信号强度的影响. 实验结果与理论模型的拟合一致; 获得了适合实验条件的最优化实验参数, 为进一步研究超冷分子的光缔合光谱和光电离光谱奠定了实验基础.     

Coherent transients in the femtosecond photoassociation of ultracold molecules

We demonstrate the photoassociation of ultracold rubidium dimers using coherent femtosecond pulses. Starting from a cloud of ultracold rubidium atoms, electronically excited rubidium molecules are formed with shaped photoassociation pump pulses. The excited state molecules are projected with a time-delayed probe pulse onto molecular ion states which are detected in a mass spectrometer. Coherent transient oscillations of the excited state population are observed in the wings of the pump pulse, in agreement with the time-dependent solution of the Schr?dinger equation of the excitation process.