一种新颖的表面光波导型原子(或分子)分束器

提出了一种采用二元π位相板与柱面透镜组合而构成表面光波导型原子（或分子）分束器及其Mach-Zehnder干涉仪与X-分束器列阵的新方案，介绍了本方案的物理思想与基本原理，导出了光强分布、强度梯度、分束距离和分束路径的宽度与光学系统参数间的解析关系，并分析和讨论了本方案的潜在应用及其可行性. 研究表明，本方案设计新颖、光路简单，便于与其他元件组合构成具有表面微结构的集成原子（或分子）光学元器件及其全光型原子（或分子）芯片. 关键词： 原子（或分子）光波导 原子（或分子）分束器 原子（或分子）芯片 二元π位相板     

原子漏斗及其应用

文章简单介绍了磁、光原子漏斗的基本原理,详细综述了各种原子漏斗方案及其实验结果.这些漏斗方案主要包括采用红失谐高斯光束、蓝失谐消逝波光场和空心光束串联而成的光学原子漏斗,采用载流导线的静磁原子漏斗以及采用磁光凝胶构成的磁光原子漏斗.文章最后还简单介绍了原子漏斗在原子光学领域中的潜在应用.     

通过圆孔衍射实现冷分子(或冷原子)囚禁的光学偶极阱

以单色标量波衍射理论为基础,研究单色平面波由圆孔衍射产生实现冷分子(或冷原子)光学囚禁的光阱。运用圆孔衍射理论分析讨论了光学偶极阱的光强分布、光学势及偶极力,并导出了有关光阱的几何参量、光强分布、强度梯度及其曲率与光学系统参量(如照明光波的波长、小孔的孔径)间的解析关系。研究表明,当激光功率与波长分别为P=500 W和λ=1.08μm,小孔半径a=20μm时,产生囚禁甲烷CH4分子的光阱光学势约为57.9μK。通过圆孔衍射可实现冷分子或冷原子囚禁,该方案不仅简单可行、操作方便,而且在冷分子物理、原子光学、分子光学和量子光学等领域中有着广阔的应用前景。     

采用强聚焦光学系统实现原子操控的一种方案

采用光学手段操控原子是研究原子之间纠缠、控制其相互作用的重要途径,也是量子信息研究中的重要课题.本文基于目前的实验系统,提出了利用由三组驻波场组成的强聚焦光学系统产生间距可控的光学晶格,并在此基础上实现多光学偶极阱的一种方案.我们系统地讨论了两驻波场与第三驻波场的夹角和相对位相对光学阱分布的影响,指出在此基础上可以在一定程度上通过微光学阱实现单个原子的操控并实现偶极阱间距的可控调节.该结果对研究光学晶格中的BEC之间的作用、原子干涉以及原子之间偶极一偶极作用等具有重要意义.     

一种新颖的表面空心微光阱阵列

提出了采用四台阶相位光栅与微透镜阵列组合产生一种新颖的表面空心微光阱阵列的方案，研究了表面空心微光阱阵列的光强分布，计算了相应的光学囚禁势，并讨论了该微光阱阵列在原子分子光学中的潜在应用.研究表明当用1W的YAG激光照射时，在1cm²面积上可产生近10⁴个空心光阱，每个光阱具有较小的囚禁体积和较大的有效光强及其强度梯度，对⁸⁵Rb原子的光学囚禁势可达190μK.如此深的光阱足以囚禁冷原子或冷分子，并可用于实现全光型原子或分子玻色-爱因斯坦凝聚，甚至制备新颖的光学晶格等. 关键词： 空心光阱 冷原子或冷分子 光学晶格     

一种新颖的实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学四阱及其二维光学晶格

原子光学晶格为精确操控中性原子和研究某些基本物理问题提供了一种方法。提出了一种利用单光束照明余弦型振幅光栅与透镜组合系统实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学四阱新方案,计算了四阱的光强分布,讨论了从光学四阱到双阱或单阱的演化过程,并导出了光学四阱的几何参量、光强分布、强度梯度及其曲率与光学透镜系统参量间的解析关系,获得了四阱间距与光栅空间频率的关系。研究表明通过改变余弦光栅的空间频率即可实现从光学四阱到双阱或单阱的连续双向演化。     

采用Damman光栅实现冷原子或冷分子囚禁的光阱阵列

提出了一种采用Damman光栅和球面透镜组合光学系统产生二维光阱阵列的新方案. 在使用红失谐高斯激光束照射的条件下，推导了计算光阱阵列的周期、光强分布、光强梯度和光阱几何参数的经验公式，讨论了此光阱阵列的特点以及在原子光学和分子光学中的应用. 研究结果表明，这种光阱阵列方案比已有的光阱阵列方案更为简单可行、操作方便，非常适用于冷原子或冷分子的阵列囚禁，以及制备新颖的光学晶格. 关键词： 冷原子或冷分子 光阱阵列 Damman光栅 光偶极势     

一种新颖的实现冷原子囚禁的可控制光学六阱及其光学晶格

提出了一种利用单束平面光波照明二元π相位板与透镜组合系统实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学六阱的方案,计算与分析了该方案产生的光学势阱的光强分布和光学六阱的特征参数、强度梯度及其曲率,讨论了从光学六阱到双阱或到单阱的演化过程,研究表明通过改变二元π相位板上的相位分布,即可实现光学六阱到双阱或到单阱的连续双向演化.     

一种可控的Ioffe型冷分子表面微电阱

囚禁于阱中的粒子(原子或分子)可获得更长的相互作用时间,因而在精密测量中可获得更高的分辨率.阱中的粒子与外界隔离,从而可以被冷却到更低的温度.因此原子(或分子)阱已广泛应用到许多研究领域.然而中心电场强度为零的势阱会导致粒子发生非绝热跃迁,这是原子或分子损失的主要来源.该损失曾是制备原子玻色-爱因斯坦凝聚的最后一道障碍.本文提出了一种可控的Ioffe型表面微电阱,其电场强度处处不为零,可有效避免分子的非绝热损失.另外,通过调节电压等参数,势阱中心电场强度以及势阱中心距芯片表面的高度可以在较大范围内调节,例如在本文参数下,势阱中心电场强度可在0.15—5.5 kV/cm变化,势阱中心高度可在6.0—17.0μm变化.本文通过有限元软件计算了芯片表面微电阱的电场分布,并用Monte Carlo模拟验证了该方案的可行性.该表面微电阱不仅可用于分子芯片的集成,而且可用于表面量子简并气体的制备.为精密测量、量子计算、表面冷碰撞和冷化学等领域提供了一个平台.     

一种新颖的实现纳米条纹沉积方法研究

利用近共振激光驻波场操纵中性原子实现纳米量级条纹沉积技术是一种新型的研制纳米结构长度传递标准的方法,采用了一种新颖的方法,通过预准直孔的设定,将原子束在空间分成三部分,利用中间部分的原子束和近共振激光驻波场相互作用,在激光驻波场辐射压力作用下使原子按照特定周期沉积在基板上,从而实现纳米条纹的制作.利用两侧部分的原子束与探测激光束相互作用,通过其感生荧光来监测中间部分原子束沉积过程中的准直效果,从而为原子的沉积过程提供实时的原子束特性监测.最后对纳米沉积条纹在经由三狭缝预准直结构作用前后的效果进行了三维仿真,结果表明,未采用该三狭缝预准直结构时,纳米沉积条纹的半高宽为32nm,对比度为8∶1,而采用该三狭缝预准直结构之后,纳米沉积条纹的半高宽为6.2nm,对比度为28∶1,大大提高了纳米沉积条纹的质量.     

Production and guidance of pulsed atomic beams on chip

We demonstrated two experimental methods of producing and guiding pulsed atomic beams on chip. One is to trap atoms first in a U-type magneto-optical trap on the chip, then transfer them to the magnetic guide field and push them simultaneously by a continuous force from the power imbalance of the magneto-optical trap laser beams hence the pulsed cold atom beams are produced and move along the magnetic guide to the destination. The other is to trap atoms directly by a H-type magneto-optical trap, then push them to make them move along the magnetic guide field, thus high rate cold atom beams can be produced and guided on the chip.     

采用四根单模光纤束实现消逝波原子(或分子)波导的理论分析

提出了一种利用四根亚微米单模光纤束实现冷原子(或冷分子)波导的新方案，计算了四光纤束内空心区域的消逝波光场及其光学囚禁势.研究表明这种蓝失谐的空心消逝波光场同样可用于实现冷原子(或冷分子)的激光波导，而且与传统的中空光纤原子波导方案相比，不仅简单方便，造价低廉，而且更容易实现冷原子物质波的高效单模波导. 关键词： 单模光纤 消逝波 原子(或分子)波导     

Influence of atomic motion on the population and dipole squeezing of a cascade three-level atom in cavity field

The dynamical property of a cascade three-level atom is investigated in the condition of atomic motion. The influence of atomic motion on the population and dipole squeezing is discussed. The results show that atomic motion makes the amplitude of atomic population be steady and increasing the parameter εp which denotes the atomic motion and the structure of field mode can shorten the period of collapse－revivals. By choosing an appropriate parameter εp, we can obtain a dipole squeezed atom of long standing.     

级联型四能级原子相干介质中的光学双稳态和多稳态

主要研究了在一单向环形腔内的级联型四能级原子被三个光场驱动的光学双稳态和多稳态行为. 三个单模光场通过三个光子跃迁路径与原子系统耦合. 在这种情况下,中间两能级间所加的耦合场Ω_B变得非常重要. 研究显示耦合场Ω_B的增加会使光学双稳态的阈值减小,同时也会导致光学多稳态的产生.对上面两能级间所加的耦合场的作用也进行了讨论,同时还讨论了探测场失谐和合作参数对光学双稳态及多稳态的影响. 关键词： 原子相干 光学双稳态和多稳态 四能级原子     

冷原子气体的时频测量——光晶格原子钟

基于冷原子气体的时频测量在近20年里快速发展,引起了人们的广泛关注,其典型代表是基于大量中性原子的光晶格原子钟。利用超稳钟激光同时探测囚禁在光晶格里成千上万个冷原子的钟跃迁信号,光晶格原子钟已实现10^-18量级的频率准确度和10^-17量级的秒级稳定度,大幅度提高了时频测量的精度。文章概述了光晶格原子钟的发展历史、工作原理、性能评估及应用前景。     

冷原子气体的时频测量——光晶格原子钟

基于冷原子气体的时频测量在近20年里快速发展,引起了人们的广泛关注,其典型代表是基于大量中性原子的光晶格原子钟。利用超稳钟激光同时探测囚禁在光晶格里成千上万个冷原子的钟跃迁信号,光晶格原子钟已实现10^-18量级的频率准确度和10^-17量级的秒级稳定度,大幅度提高了时频测量的精度。文章概述了光晶格原子钟的发展历史、工作原理、性能评估及应用前景。     

A laser pump-re-pump atomic magnetometer

We demonstrate experimentally an atomic magnetometer based on optical pumping theory, a magnetic resonance that is induced by a radio frequency field and dependent on the magnetic field strength. Compared with the conventional method using one radiation field, which is used not only as the probe beam but also as a pump beam, the additional re-pump beam can increase remarkably the amplitude of the signal. It is shown that the amplitude of the magnetic field resonance signal can increase more than 55% by using an additional re-pump beam, which makes the sensitivity of the magnetometer higher. Finally, we investigate the relation between amplitude of the signal and re-pump laser power, and calculate the atomic population in the trapping states with rate equations.