集成原子光学及其原子芯片

随着原子激光冷却、囚禁与操控技术以及微米、纳米微电子制作技术的快速发展与不断完善,一个新兴的原子光学分支学科一“集成原子光学及其原子芯片”正在形成。本文重点介绍了集成原子光学及其原子芯片的集成方案、实验结果及其最新进展：包括表面微结构原子光学元器件、微磁结构集成原子光学、微光结构集成原子光学和微磁光结构集成原子光学及其原子芯片的设计方案与微制作技术及其最新实验结果。最后,简单总结了原子芯片的设计原则,讨论了芯片设计与研制中尚待解决的问题,并就集成原子光学的潜在应用及其未来发展作一简单展望。     

集成原子光学及其原子芯片

随着原子激光冷却、囚禁与操控技术以及微米、纳米微电子制作技术的快速发展与不断完善,一个新兴的原子光学分支学科—“集成原子光学及其原子芯片”正在形成。本文重点介绍了集成原子光学及其原子芯片的集成方案、实验结果及其最新进展:包括表面微结构原子光学元器件、微磁结构集成原子光学、微光结构集成原子光学和微磁光结构集成原子光学及其原子芯片的设计方案与微制作技术及其最新实验结果。最后,简单总结了原子芯片的设计原则,讨论了芯片设计与研制中尚待解决的问题,并就集成原子光学的潜在应用及其未来发展作一简单展望。     

混合型集成光学加速度计集成光学芯片

本文描述了应用于地震勘探的混合型集成光学加速度计集成光学芯片的工作原理及结构特点。完成了各单元波导器件的设计计算，实现了7个波导器件的单片集成，并与输入、输出光纤等器件的混合集成。具有体积小，稳定可靠的独特优点。     

超冷原子物理学与原子光学

最近十多年来 ,一个新的领域———超冷原子物理学蓬勃地发展起来 .所谓“超冷” ,是指原子作为整体的平动速度极低 ,对应温度低于1ｍＫ( 1 0 -3Ｋ) .如此低温度下的原子体系 ,体现若干新的现象 ,遵从新的物理规律 .其中特别有意义的是原子气体玻色 爱因斯坦凝聚(ＢＥＣ)现象 ,2 0 0 1年的诺贝尔物理学奖就是授予在ＢＥＣ实验实现和性质研究方面做出重要贡献的Ｅ .Ａ .Ｃｏｒｎｅｌｌ,Ｗ .Ｋｅｔｔｅｒｌｅ和Ｃ .Ｅ .Ｗｉｅｍａｎ三位物理学家的 .超冷原子体系技术上能实现 ,有赖于发展于 2 0世纪 80年代的激光冷却和捕陷中性原子的方法 .鉴…     

原子光学讲座第二讲量子原子光学

近年来,有关玻色一爱因斯坦凝聚（BEC）及其量子光学性质的理论与实验研究得到了飞速发展,并取得了一系列重大进展,从而形成了一门原子光学的新分支学科——“量子原子光学”．文章重点介绍了量子原子光学的研究内容、实验结果及其最新进展,主要包括BEC实验研究的重大进展、原子量子态的实验制备、原子激光的产生及其最新进展、BEC凝聚体或原子激光的相干性和费米原子气体的量子简并等．     

超冷原子物理学与原子光学(续完)

3　原子光学激光冷却中性原子技术的发展成熟 ,不只是促进超冷原子物理学这个新的研究领域产生和发展起来 ,还同时推动了另一个新的研究领域———原子光学的形成和进步 .原子光学是原子物理学与光物理学的交叉新领域 .在这个新领域中 ,人们类似光物理中处理光 (光子 )那样来处理原子 .从物质粒子与光子在波粒二象性方面的对称地位 ,很容易理解出现相应的物质粒子光学的必然性 .实际上 ,电子光学已经存在了相当一段时间了 (由于发展电子显微镜技术 ) ,类似的研究还有离子光学 ,中子光学等 .上述意义下的原子光学研究 ,最早应该追溯到 1 92 9…     

硅基集成光量子芯片技术

光量子芯片技术采用传统半导体微纳加工工艺,可在单个芯片上集成大量光量子器件,实现量子信息处理应用,具有高集成度、高精确度、高稳定性等优势。基于硅基集成光学技术的硅基光量子芯片,得益于其CMOS可兼容、非线性效应强、超高集成度等特点,在未来实现可实用化大规模光量子计算与信息处理应用方面展示出巨大潜力。文章对硅基集成光量子芯片技术进行介绍,包括硅基集成光学基础器件,硅基光量子芯片上光子的产生、操控和探测等技术,以及面向量子计算及量子信息处理应用方面大规模硅基光量子芯片技术的近期进展,并对面临的技术挑战与发展方向进行展望。     

集成光学芯片的闭环光纤陀螺研究

简要分析集成光学芯片闭环光纤陀螺的构成、信号检测方法及电路实现方法。     

第二讲 量子原子光学

近年来,有关玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）及其量子光学性质的理论与实验研究得到了飞速发展,并取得了一系列重大进展,从而形成了一门原子光学的新分支学科——“量子原子光学”.文章重点介绍了量子原子光学的研究内容、实验结果及其最新进展,主要包括BEC 实验研究的重大进展、原子量子态的实验制备、原子激光的产生及其最新进展、BEC 凝聚体或原子激光的相干性和费米原子气体的量子简并等.     

激光汇聚Cr原子沉积的原子光学特性研究

利用激光汇聚原子沉积技术,实验上获得了一维Cr层光栅结构.经原子力显微镜测试,其周期常数为（212.8±0.2） nm,约等于激光驻波场波长的一半.根据半经典理论模型,采用Adams-Bashforth-Moulton算法进行数值求解,模拟了同等实验参数条件下的Cr原子运动轨迹,并对其原子光学特性进行分析.结果表明,模拟分析与实验结果符合得较好. 关键词： 原子光学 激光汇聚原子沉积 原子光学特性     

腔内单原子光学研究的实验进展及其应用

文章综述了腔内单原子光学的实验研究及其最新进展,主要介绍了腔内单原子的激光冷却与囚禁的最新实验结果及其在单光子源、单原子激光和量子信息处理等研究中的应用.     

原子光学讲座第一讲几何与波动原子光学及其器件

文章首先简单介绍了冷原子操纵与控制的基本原理。然后，重点介绍了几何与波动原子光学及其器件的研究内容、潜在应用和最新进展，其中包括：原子束的反射和原子反射镜；原子束偏转（折射）、聚焦成像和原子透镜；原子衍射和原子光栅；原子干涉和原子干涉仪；原子全息学及其技术等。     

Theory of atom optics: Feynman''s path integral approach (Ⅱ)

In the preceding paper, we discussed eight configurations of particle Fraunhofer diffraction. In this paper, we consider nine configurations of particle Fresnel diffraction, and have derived the wave functions of particles in these configurations. Furthermore, the author presents a new inertial navigator principle. Its devised accuracy is not lower than that of the inertial navigator based on cold atom interferometer. The new inertial navigator is named as ABSE inertial navigator. ABSE is abbreviation for Aharonov-Bohm-Sagnac effect.      

冷原子穿越激光束的量子隧穿时间

原子通过激光冷却技术能够被制备在低温状态，这时冷原子云会展现出量子力学的波动性.研究了一束冷原子入射到一个蓝失谐的激光束上所表现出的量子力学隧穿效应.蓝失谐的激光束相对于冷原子而言等效于一个量子力学势垒.根据二能级模型，在理论上分析了具有内部结构的原子矢量物质波穿过激光束的量子力学反射与透射，特别是对原子穿越激光束所需的时间——量子隧穿时间进行了详细的研究.量子力学波动性使得冷原子穿越一个激光束时明显地展现出与经典粒子(热原子)不同的结果. 关键词： 冷原子 原子光学 量子隧穿     

Influence of the virtual photon field on the squeezing properties of atom laser

This paper investigates the squeezing properties of an atom laser without rotating-wave approximation in the system of a binomial states field interacting with a two-level atomic Bose--Einstein condensate. It discusses the influences of atomic eigenfrequency, the interaction intensity between the optical field and atoms,parameter of the binomial states field and virtual photon field on the squeezing properties. The results show that two quadrature components of an atom laser can be squeezed periodically. The duration and the degree of squeezing an atom laser have something to do with the atomic eigenfrequency and the parameter of the binomial states field, respectively. The collapse and revival frequency of atom laser fluctuation depends on the interaction intensity between the optical field and atoms. The effect of the virtual photon field deepens the depth of squeezing an atom laser.     

Miniaturizing atom optics: from wires to atom chips

A large variety of trapping and guiding potentials can be designed by bringing cold atoms close to charged or current carrying material objects, which allows for miniaturization and integration of atom optical elements. Surfaces holding such structures form Atom Chips which, for coherent matter wave optics, may form the basis for a variety of novel applications and research tools, similar to what integrated circuits are for electronics. We describe the basic principles of constructing such microscopic traps and guides, how to load atoms into them, and give examples of Atom Chip experiments.     

原子光学讲座 第三讲 非线性原子光学

随着玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）的实现及其非线性效应研究的快速发展，原子光学的一门新兴分支学科——“非线性原子光学”已初步形成，并取得了一系列重大的实验进展．文章重点介绍了非线性原子光学的研究内容、实验结果及其最新进展，主要包括原子孤子、原子物质波中的四波混频、光速减慢与负群速现象、超流及涡流（vortex）、Josephson效应和物质波的相位相干放大等．     

Isotope separation via atom optics in the Bragg regime

We study the resonant interaction of a beam of mono-velocity two-level atoms with a standing-wave light field in the Bragg regime. The atomic beam consists of two different isotopes, and the density is sufficiently small so that at most one atom is inside the cavity at a time. The momentum transfer between the atoms and photons in the process significantly effects the center-of-mass motion of the atoms, thus separating the isotopes in different directions.     

Laser frequency stabilization and large detuning by Doppler-free dichroic lock technique: Application to atom cooling

We present results of a study of frequency stabilization of a diode laser (λ = 780 nm) using the Doppler-free dichroic lock (DFDL) technique and its use for laser cooling of atoms. Quantitative measurements of frequency stability were performed and the Allan variance was found to be 6.9 × 10¹¹ for an averaging time of 10 s. The frequency-stabilized diode laser was used to obtain the trapping beams for a magneto-optic trap (MOT) for Rb atoms. Using the DFDL technique, the laser frequency could be locked over a wide range and this enabled measurement of detuning dependence of the number and temperature of cold atoms using a relatively simple experimental set-up.