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。     

大磁场梯度铯原子磁光阱中单原子的实验观测

基于中性原子的激光冷却与俘获技术,目前人们已可以对单个原子的外部乃至内部自由度进行有效的调控.从而可在单原子单光子的层次上对光场与物质的相互作用进行研究.     

无限深阱势的非线性谱生成代数与新型相干态

利用对称一维无限深阱势的哈密顿算符和自然算符构造出该势场的非线性谱生成代数,并在此基础上得到了一种新的非线性相干态.该相干态具有时间稳定性,既可以看成本征值为算符函数的降算符本征态,也可以看成广义极小测不准状态的转动态.     

有机多层阱结构中光谱蓝移的研究

为了研究有机多层阱结构中光谱蓝移的原因,制备了以N,N′-Di-[(1-naphthalenyl)-N,N′-diphenyl]-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) 为垒层和以Tris-(8-quinolinolato)aluminum(Alq3) 为阱层的有机多层阱结构器件.利用光致发光的方法,对具有不同周期及不同阱层厚度的有机多层阱结构器件进行研究.分析认为有机多层阱结构中的光谱蓝移是由于光谱重叠造成的,而并非量子尺寸效应或激子限制效应.     

用短程飞行时间吸收谱对铯磁光阱中冷原子温度的测量

介绍采用短程飞行时间吸收谱测量铯原子磁光阱(MOT) 中冷原子温度的基本原理及实验实现.与通常的飞行时间方法不同，采用短程飞行时间吸收谱来测量MOT 中冷原子云的温度.在MOT 区域正下方若干毫米处入射一束圆柱状共振探测光束(实验中对于h=3mm，5mm，8mm的情况均作了研究)，释放冷原子云，在其膨胀和自由下落过程中穿过探测光束，即可由光电探测器测得飞行时间吸收谱，由此推得MOT中冷原子的温度. 关键词： 磁光阱 冷原子 飞行时间 短程飞行时间 铯原子     

有机多层阱结构中光谱蓝移的研究

为了研究有机多层阱结构中光谱蓝移的原因,制备了以N,N′-Di-[(1-naphthalenyl)-N,N′-diphenyl]-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) 为垒层和以Tris-(8-quinolinolato)aluminum(Alq3) 为阱层的有机多层阱结构器件.利用光致发光的方法,对具有不同周期及不同阱层厚度的有机多层阱结构器件进行研究.分析认为有机多层阱结构中的光谱蓝移是由于光谱重叠造成的,而并非量子尺寸效应或激子限制效应.     

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     

PauI阱的含时广义SU（1,1）相干态

利用参量相关的Ｂｏｇｏｌｉｕｂｏｖ变换公式,导出描写Ｐａｕｌ阱系统含时哈密顿的精确本征态－－广义ＳＵ（１,１）相干态,讨论了关于这些态的粒子数涨落和平方振幅压缩特性。     

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.     

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...     

高精细度光学微腔中原子的偶极俘获

利用梯度光场产生的光学偶极力对原子的作用是实现原子俘获的重要途径.分析高精细 度光学微腔中的偶极阱，讨论了由腔内驻波场、侧向和横向约束光构成光学势阱的特性，说 明在高精细度光学微腔中可以产生尺度为亚微米，阱深为mK量级的纯光学阱，并获得单原子 与光场的强耦合作用.还讨论了激光线宽对微腔中偶极阱阱深的影响. 关键词： 光学微腔 偶极俘获 单原子     

基于磁悬浮大体积交叉光学偶极阱的Dimple光阱装载研究

三维拉曼边带冷却后的铯原子样品装载于一个磁悬浮的大体积交叉光学偶极阱中, 继续加载一个小体积的光学偶极阱后, 实现了Dimple光学偶极阱对铯原子的高效装载. 对不同磁场下磁悬浮大体积光阱的有效装载势能进行理论分析与实验测量, 得出最优化的梯度磁场和均匀偏置磁场, 获得了基于磁悬浮大体积光阱的Dimple光学偶极阱的装载势能曲线, 实现了Dimple光学偶极阱对经拉曼边带冷却后俘获在磁悬浮的大体积光阱中的铯原子样品的有效装载. 比较了Dimple光学偶极阱分别从拉曼边带冷却、大体积的交叉光阱和消除反俘获势后的磁悬浮大体积光阱装载的结果, 将俘获在磁悬浮大体积光阱中的铯原子样品装载到Dimple光学偶极阱, 铯原子样品的密度提高了约15倍.     

Setup of a dipole trap for all-optical trapping

Micromotion induced by the radio-frequency field contributes greatly to the systematic frequency shifts of optical frequency standards. Although different strategies for mitigating this effect have been proposed, trapping ions optically has the potential to provide a generic solution to the elimination of micromotion. This could be achieved by trapping a single ion in the dipole trap composed of a highpower laser field. Here, we present the setup of the dipole trap composed of a 532 nm laser at a power of 10 W aiming to optically trap a single ~(40)Ca~+ and we observe an AC-Stark shift of the fluorescence spectrum line of ～22 MHz caused by the 532 nm dipole beam. The beam waist of the dipole laser is several microns, which would provide a dipole potential strong enough for all-optical trapping of a single ~(40)Ca~+ ion.     

Characterizing optical dipole trap via fluorescence of trapped cesium atoms

Optical dipole trap (ODT) is becoming an important tool of manipulating neutral atoms. In this paper ODT is realized with a far-off resonant laser beam strongly focused in the magneto-optical trap (MOT) of cesium atoms. The light shift is measured by simply monitoring the fluorescence of the atoms in the magneto-optical trap and the optical dipole trap simultaneously. The advantages of our experimental scheme are discussed, and the effect of the beam waist and power on the potential of dipole trap as well as heating rate is analyzed.     

Teleportation of a bipartite entangled coherent state via cavity QED

Based on the atom--cavity--field interaction, this paper proposes a scheme for the teleportation of a bipartite entangled coherent state (ECS) with high fidelity as long as $\left| \alpha \right|$ is not too small. In this proposal, only four cavities and a three-level cascade atom are needed. The fidelity of the ECS is calculated and analysed in detail.     

微型光学偶极阱中单原子相干操控Rabi振荡的实现及其应用

文章综述了Rabi振荡的基本原理以及微型光学偶极阱中单原子相干操控Rabi振荡的研究进展,同时介绍了其在单光子源、量子寄存器、量子计算等方面的应用,并简要介绍了作者所在小组在微型光学偶极阱中单原子操控方面的实验进展.     

铯原子里德堡态Stark能量及电偶极矩的测量和理论计算

里德堡原子由于具有体积大、寿命长、易极化及在外电场中能级易于操控等特点, 已经成为了目前物理学领域研究的热点之一. 本文在磁光阱中实验测量了铯原子15P_3/2和16P_3/2态的Stark光谱,根据光谱给出了15P_3/2和16P_3/2|m|=1/2 Stark态在0-1400 V/cm场强范围适用的Stark 能量和偶极矩的经验性解析表达式; 用数值方法求解薛定谔方程获得了这些态的Stark能量、偶极矩和电子几率密度分布. 电子几率密度分布定性说明了计算的偶极矩矢量的方向是正确的. 计算的Stark能量、偶极矩与实验结果相一致.     

磁绝缘稳态电路编码中等效电感和等效电容的计算

从层流模型出发,根据线电压和线电流,给出了磁绝缘稳态时传输线极间的电磁场分布的解析表达式。在此基础上,计算了考虑空间电子效应后处于磁绝缘稳态的传输线等效分布电感和电容,以改进磁绝缘稳态的电路单元模型。利用该方法,模拟计算了Z加速器的MITL-A在磁绝缘稳态时的等效分布电感和电容。结果表明,等效分布电容随空间电子效应的增强而变大,而等效分布电感随空间电子效应的增强而变小;且线电压越低,等效分布电感和电容随空间电子效应的增强变化越快。     

Measurement of storage time, estimation of ion number and study of absorption line profile in a Paul trap

Europium (Eu⁺) ions were confined in a Paul trap and detected by non-destructive method. Storage time of Eu⁺ ions achieved in vacuum was improved by orders of magnitude employing buffer gas cooling. The experimentally detected signal was fitted to the ion response signal and the total number of ions trapped was estimated. It is found that the peak signal amplitude as well as the product of FWHM and the peak signal amplitude is proportional to the total number of trapped ions. The trapped ion secular frequency was swept at different rates and its effect on the absorption line profile was studied both experimentally and theoretically.     

Extending the trapping lifetime of single atom in a microscopic far-off-resonance optical dipole trap

In our experiment, a single cesium atom prepared in a large-magnetic-gradient magneto–optical trap (MOT) can be efficiently transferred into a 1064-nm far-off-resonance microscopic optical dipole trap (FORT). The efficient transfer of the single atom between the two traps is used to determine the trapping lifetime and the effective temperature of the single atom in FORT. The typical trapping lifetime has been improved from ～ 6.9 s to ～ 130 s by decreasing the background pressure from ～ 1 × 10^–10 Torr to ～ 2 × 10^–11Torr and applying one-shot 10-ms laser cooling phase. We also theoretically investigate the dependence of trapping lifetimes of a single atom in a FORT on trap parameters based on the FORT beam’s intensity noise induced heating. Numerical simulations show that the heating depends on the FORT beam’s waist size and the trap depth. The trapping time can be predicted based on effective temperature measurement of a single atom in the FORT and the intensity noise spectra of the FORT beam. These experimental results are found to be in agreement with the predictions of the heating model.