激光准直Cr原子束的实验研究

利用多普勒原理对Cr原子束进行横向准直.应用激光感生荧光技术稳定激光器的频率，把激光器的中心频率稳定在偏离Cr原子共振中心频率-5±0.26MHz的位置.根据理论计算出准直激光束的最小尺寸为13.7mm.根据实验数据选择合适的参数，实现利用多普勒原理横向准直Cr原子束，使原子束的横向分布缩小到原来的1/3. 关键词： 激光准直 激光感生荧光稳频 多普勒冷却     

大预准直狭缝的铬原子束一维多普勒激光准直

介绍了横向尺寸为5 mm的大尺寸预准直狭缝前提下,铬原子束的一维多普勒激光准直实验,研究了激光功率和作用区域对铬原子束激光准直效果的影响.从激光驻波场中原子所受的力出发,利用适当步长的四阶Runge-Kutta算法对实验进行理论模拟.理论结果和通过Matlab程序读取的实验结果都表明在这种大尺寸的预准直狭缝前提下,经激光准直后的原子束的横向分布被压缩的同时,峰值也被大大提高.在作用区域一定时,随着激光功率的增加准直原子束的半高宽有减小的趋势,峰值有增大的趋势;激光功率一定时,随着作用区域的增加激光功率的增 关键词： 铬原子束 光学粘胶 激光准直 激光稳频     

锶热原子束二维准直的动力学过程的蒙特卡罗模拟及实验研究

在考虑随机因素的情况下, 应用蒙特卡罗方法在理论上详细研究了锶原子束二维激光准直的动力学过程. 综合考虑原子横向发散角、初始原子位置、纵向速度分布、同位素等因素, 获得了激光二维准直后的原子横向空间分布的模拟结果以及随准直光失谐、光功率等参量因素的变化. 通过与实验数据比较, 理论值和实验值很好相符, 显示蒙特卡罗方法可以精确地描述锶原子束二维准直的动力学过程. 为原子束激光二维准直的精确控制, 高精度原子钟系统的优化, 提供了一种理论分析方法. 关键词： 二维准直 蒙特卡罗方法 横向空间分布     

铬原子束横向一维激光冷却的蒙特卡罗方法仿真

激光汇聚铬原子沉积实验中,铬原子束准直度的好坏非常重要.利用蒙特卡罗随机思想选取原子轨迹初始条件,将⁵²Cr原子以外的其他同位素、纵向速度分布和横向发散角等因素综合考虑,对铬原子束横向一维激光冷却进行了优化分析.经过与均匀取值法比较,这种方法能够更好地体现原子运动的不确定性,挑选出不参与冷却过程的同位素,使考察界面内原子束的横向位置分布更好的符合实验结果.结果显示,冷却过程中其他同位素的存在使原子束横向位置分布的中心最大值减小9.3%,半高宽增加11%,并且增加轮廓曲线的基底. 关键词： 激光冷却 蒙特卡罗方法 铬原子束     

一种检测原子束激光准直效果的多狭缝技术

针对激光汇聚铬原子束沉积,提出了一种定性评价原子束横向准直度的多狭缝技术。与其他检测技术相比,它设计简单,使用方便,能够非常直观快捷地定量评价原子束横向准直度。理论模拟的结果显示,在我们实验条件下这种技术给出的铬原子束准直前横向宽度为13.8mm,半高宽为12mm,发散角为4.1mrad,准直后横向宽度为12.2mm,半高宽为4.8mm,发散角为1.6mrad。     

原子的激光冷却与捕陷（Ⅱ）

三、原子束的激光准直 上述激光减速原子束方法并不能得到很窄的原子束.相反,在减速途径上原子束会不断扩束.其原因:一是从束源出发时原子束总有原始发散角,束截面随路程增大;二是减速过程存在着横向加热效应.我们说原子在减速过程中因吸收反向光子而损失动量,而在各向同性的自发辐射中动量变化为零,这是统计平均的结果.”实际上每次具体发射时原子还是有动量变化的.这种变化的轴向分量最终导致纵向速率涨落,而横向分量会无规则地不断积累,最后使原子获得一平均横向速度υ.这就是横向加热.设减速过程中发生了n次吸收和发射光子的元动作,则为…     

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.     

原子的激光冷却与捕陷（I）

本文综述了近年来原子的檄光冷却与捕陷领域实验工作的进展，首先介绍了辐射场对原子机械力作用的物理原理。然后分别叙述原子束的激光减速、原子束的激光准直、光学粘团（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｏｌａｓｓｅｓ）和激光原子阱研究的成就．     

一种相位调制激光多普勒频移测量方法

对相位调制拍频信号随信号光频率变化规律进行分析,发现拍频信号相位参量的频谱包含两个在值域上彼此分开的单调边缘,表明利用拍频信号的相位参量可以进行多普勒频移测量.如果利用拍频信号振幅参量对出射激光进行工作点锁定,其多普勒频移测量范围是Fabry-Perot干涉仪边缘技术的两倍.理论分析拍频信号振幅和相位参量的提取方法,表明基于此拍频信号相位参量的测量方法无需进行信号光能量检测,与Fabry-Perot边缘技术方法相比,结构更简单,且少了一条外部噪音混入的通道.为了对该多普勒频移测量方法定量分析和参量优化,利用误差合成原理以及计算机仿真,推导出其测量误差公式.根据测量原理搭建了实验系统,用频率可调光纤激光器的输出光模拟多普勒频移信号光进行测量,结果表明鉴频参量及其误差分布曲线的测量结果与理论分析相符合.     

锶原子互组跃迁荧光谱及其特性的研究

真空锁频系统是实现激光稳频的重要组成部分,在该系统中产生高分辨互组跃迁荧光谱((5s~2)~1S_0→(5s5p)~3P_1)是分析原子谱线相关特性及精确测量跃迁频率等参数的前提。本文通过将装载有毛细管的准直器置于锶炉内,从源头减小原子束的发散角,将原子束的发散角减小至3.1 mrad。即减小原子束的横向速度,进而减弱光与原子作用的一阶多普勒频移,实验最终得到分辨率较高且线宽为26 MHz的互组跃迁荧光谱。锶原子互组跃迁荧光谱特性的相关研究对于光晶格原子钟锁频系统的建立具有重要意义,因此本文从实验上探讨并分析了锶炉温度和激光光强等因素对互组跃迁荧光谱的影响。     

Collimation of an atomic beam using retarded dipole force

We report the experimental study of collimation of an atomic beam using retarded dipole force. The transverse velocity of the atomic beam has been reduced from 50 to 15 cm/s, which corresponds to decrease in transverse efficient temperature from 350 to 33 μK. It has been found that a good collimation of the atomic beam can not be obtained at small detuning Δ, where Δγ (γ is the natural line width of the atom), because the retarded dipole force changes its sign in a small region of atomic velocities.     

One-dimensional Doppler laser collimation of chromium beam with a novel pre-collimating scheme

A novel pre-collimating scheme in laser-focused chromium (Cr) atomic deposition is presented. It consists of three apertures, which are one main pre-collimating aperture at centre and two probing apertures with uniform dimension at both sides of the central one. The calculations show that the Cr atomic beam is divided into three parts accordingly after going through this scheme, and the full-width at half-maximum (FWHM) of each part decreases while the peak value increases after one-dimensional (lD) Doppler laser collimation, subsequently. Compared with that before laser collimation, the central part does not have displacement, but each part of the other two has the same displacement to the centre after laser collimation. These phenomena which are agreed with experiment prove that the novel pre-collimating scheme is a feasible means to solve the problem which we cannot observe the collimation of Cr atomic beam after substrate in laser-focused deposition with a pre-collimating scheme of only one aperture, because the atoms will be obstructed completely by the substrate.     

Two-Dimensional Collimation of an Atomic Beam in a Diffuse Light Field

Ｔｗｏ－ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＣｏｌｌｉｍａｔｉｏｎｏｆａｎＡｔｏｍｉｃＢｅａｍｉｎａＤｉｆｆｕｓｅＬｉｇｈｔＦｉｅｌｄ￥ＬＩＦｏｓｈｅｎ；ＣＨＥＮＨｏｎｇｘｉｎ；ＣＡＩＷｅｉｑｕａｎｇ；ＬＩＵＬｉａｎｇ；ＳＨＵＷｅｉ；ＷＡＮＧＹｕｚｈｕ（Ｊｏｉｎｔ...     

Beam deflection and isolation in laser amplifiers

A new beam deflection and collimation technique is described which utilizes transverse gain variations in laser amplifiers. This method may be used to achieve beam mixing or optical isolation between the stages of an amplifier chain. Results with a CO₂ amplifier are decribed.     

漂移量反馈控制式激光准直方法

提出一种集光纤准直与光束漂移量反馈控制准直技术于一体的激光光束准直方法 ,它是在单模光纤对激光器出射光束漂移量进行初级准直的基础上 ,进一步对光束的漂移量进行反馈控制 ,进而提高出射光束的方向稳定性。准直系统中利用漂移量分离光路和光电检测系统对光束的平漂量和角漂量进行了分离检测 ,并各自构成相应的光束空间平漂量反馈控制系统和光束空间角漂量反馈控制系统 ,减小了平漂量和角漂量反馈控制中的相互耦合。引入单模光纤使激光器与光束漂移量反馈控制准直系统相隔离 ,减小了激光管热源温度变化等因素对准直系统的影响 ,同时还便于准直系统使用中的安装布置。上述方法的应用 ,提高了准直精度及准直效率。实验表明目前该方法准直精度可达 0 .7× 10 -7rad。     

透镜焦距及球面曲率的测量

概述目前透镜焦距及球面曲率半径的测量方法，介绍透镜焦距及球面曲率半径的准直光束补偿测量法的原理，指出该方法的关键是对补偿光束准直性的检测，提出一种用准直光束补偿和横向错位进行干涉测量透镜焦距及球面曲率的新方法。     

Influence of transverse effects on coherence length measurements using two-beam interferences

It has been demonstrated in a previous work (Opt. Commun. 233 (2004) 39-43), for a monochromatic laser beam, that imperfect collimation leads to systematic errors in the determination of the spectral bandwidth of a Gaussian beam. In this work, we demonstrate that such transverse effects could also make wrong the measurement of the coherence length of a non-monochromatic Gaussian beam. In addition, we have demonstrated that this systematic error is increased when the laser beam under study is made up of a mixing of spatial modes.