在芯片表面囚禁冷极性分子的多功能静电阱EI北大核心CSCD

提出了一种用一对金属平板电容器和4根半埋入绝缘介质的杆电极组成的用于囚禁处于弱场搜寻态的冷极性分子的静电表面阱方案。用有限元软件计算了单阱囚禁时的空间电场分布,发现芯片表面上方2.2 mm左右形成了一个三维封闭的静电阱。选用重氨(ND_3)分子作为测试分子,用经典的蒙特卡罗方法模拟了ND_3分子被装载和囚禁的动力学过程。模拟结果表明,当ND_3分子束中心速度为13m/s、装载时刻为0.576ms时,最大装载效率可达53%,被囚禁的冷极性分子的温度约为35mK;如果继续增大平板电极的电压,则原先的单阱将对称分裂为两个阱,两个阱中的分子数目比为1…1;通过改变中间两个杆电极的电压,可实现非对称分裂,以此来调节两阱中囚禁分子数目比;可实现在0%~100%范围内左阱和右阱的分子数目占总分子数目的比例的调节。该方案为进一步研究三维囚禁型冷极性分子静电表面干涉仪打下基础,对于精密测量和研究物质波干涉有着重要的意义。     

一种光学通道开放且适合构建晶格的静电阱

提出了一种用三个带电球电极形成一个光学通道开放、针对弱场搜寻态冷极性分子的静电囚禁方案。给出了方案图,用镜像法推导了空间电场分布的解析解,并利用有限元软件得到了电场分布的数值解。采用经典蒙特卡罗法模拟了冷极性分子被装载和囚禁于静电阱的动力学过程。研究了入射分子束速度和装载时刻对装载效率的影响,给出了被囚禁的冷分子的温度。讨论了所提方案在芯片表面囚禁,尤其是在静电晶格方面的潜在应用。结果表明,装载效率可以达到47.4%,阱中冷分子的温度为25.4mK。     

一种针对弱场搜寻态冷极性分子的可控静电表面囚禁方案

提出一种使用带电金属环和六个球电极和一个外加偏置电场实现对冷极性分子静电囚禁的新方案.计算装载和囚禁时空间电场分布.囚禁中心距离芯片表面的高度可以通过外电场和环形电极所加电压来操控.蒙特卡罗模拟表明对于中心速度为15 m·s^-1的ND₃分子束,装载效率可以达到70%,得到冷分子的温度大约为45 mK.当继续增加偏置电场强度时,单阱分裂为对称的两个阱.如果同时改变球形电极上所加电压,得到不对称的两个阱,可以借此来调节两个阱中所囚禁的冷分子数目的比例.为了易于理解,用蒙特卡罗方法模拟了装载、囚禁、分裂冷分子波包的动力学过程.     

可操控二种冷原子或冷分子样品的光学双阱新方案及其实验研究

提出了一种构建可囚禁与操控二种冷原子或冷分子样品的光学双阱的新方案,该方案采用常用的液晶空间光调制器作为分光器件,分光调制函数类似二元相位光栅;对提出的方案进行了模拟实验研究,并研究了从光学双阱到单阱的双向演化过程,该光学双阱的模拟实验结果表明与理论方案相符,双阱的操控性好,有利于二种不同的冷原子或冷分子样品的装载与操控等相关实验研究. 关键词： 原子光学 原子分子囚禁 液晶空间光相位调制器 光学双阱     

芯片表面的冷极性分子静电阱与微阱阵列

提出一种利用三根载荷金属杆来实现在芯片表面陷俘冷极性分子的静电阱.给出空间静电场等高线分布.通过调节电极电压操控阱中心距离芯片表面的高度.用经典的蒙特卡罗方法模拟冷分子被装载和囚禁的动力学过程.方案对中心速度为11 m·s^-1的冷分子束,最大装载效率可以达到40%,阱中分子的温度大约为25 mK.方案可以进一步微型化、集成化,形成一维和二维静电微阱阵列,在量子计算、低维物理等方面有应用价值.     

实现冷原子(冷分子)囚禁的可控制光学双阱的产生及其实验研究

简单介绍了实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学双阱的实验方案，报道了二元π相位板的制作方法及其产生可控制光学双阱的实验结果.分析了光学双阱参数(如空间位置、双阱中心间距、相对光强分布等)与π相位板相位偏差的关系.从理论和实验上研究了由于二元π相位板的刻蚀厚度误差引起的光学双阱光强变化及其双阱到单阱的演化规律，得到了实验与理论基本一致的结果. 关键词： 二元相位板 可控制光学双阱 冷原子囚禁 冷分子囚禁     

芯片表面上极性冷分子的静电囚禁

提出了采用芯片表面上方形载荷导线框产生的静电场实现极性冷分子芯片表面囚禁的新方案,计算了方形载荷导线框周围的电场分布,分析了囚禁中心位置和导线框几何参数之间的依赖关系,并研究了过囚禁中心在x和z方向的电场强度和其对应的CO分子的Stark囚禁势与几何参数之间的关系.研究表明,对于CO分子,该方案的有效势阱深度可达130...     

实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学四阱

提出了一种利用单光束照明二元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到单阱的演化过程，并导出了四阱和双阱几何参数、光强分布、强度梯度及其曲率与光学透镜系统参数间的解析关系.研究表明，通过相对移动二元π相位板可实现光学四阱到双阱或到单阱的连续双向演化，获得了四阱或双阱间距与相位板移动距离的关系.该方案在超冷原子物理、冷分子物理、原子光学、分子光学和量子光学，甚至量子计算及信息处理等领域中有着广阔的应用前景. 关键词： 二元π相位板 可控制光学四阱 原子分子囚禁 原子光学     

在芯片表面囚禁冷极性分子的多功能静电阱

提出了一种用一对金属平板电容器和4根半埋入绝缘介质的杆电极组成的用于囚禁处于弱场搜寻态的冷极性分子的静电表面阱方案。用有限元软件计算了单阱囚禁时的空间电场分布,发现芯片表面上方2.2 mm左右形成了一个三维封闭的静电阱。选用重氨(ND_3)分子作为测试分子,用经典的蒙特卡罗方法模拟了ND_3分子被装载和囚禁的动力学过程。模拟结果表明,当ND_3分子束中心速度为13m/s、装载时刻为0.576ms时,最大装载效率可达53%,被囚禁的冷极性分子的温度约为35mK;如果继续增大平板电极的电压,则原先的单阱将对称分裂为两个阱,两个阱中的分子数目比为1…1;通过改变中间两个杆电极的电压,可实现非对称分裂,以此来调节两阱中囚禁分子数目比;可实现在0%~100%范围内左阱和右阱的分子数目占总分子数目的比例的调节。该方案为进一步研究三维囚禁型冷极性分子静电表面干涉仪打下基础,对于精密测量和研究物质波干涉有着重要的意义。     

新颖操控冷原子/冷分子的组合三光学阱新方案及实验研究

提出了一种构建可囚禁与操控三种冷原子或冷分子样品的光学三阱组的新方案,该方案采用常用的液晶空间光调制器作为分光器件,分光调制函数类似于二元相位光栅;对提出的方案进行了模拟实验,并研究了从光学三阱到单阱的双向演化过程。该光学三阱的模拟实验结果与理论方案相符,三阱的操控性好,有利于三种不同的冷原子或冷分子样品的装载与操控等相关实验研究。     

Novel electrostatic trap for cold polar molecules

We propose a novel scheme in which cold polar molecules are trapped by an electrostatic field generated by the combination of a pair of parallel transparent electrodes (i.e., two infinite transparent plates) and a ring electrode (i.e., a ring wire). The spatial distributions of the electrostatic fields from the above charged wire and the charged plates and the corresponding Stark potentials for cold CO molecules are calculated; the dependences of the trap centre position on the geometric parameters of the electrode are analysed. We also discuss the loading process of cold molecules from a cold molecular beam into our trap. This study shows that the proposed scheme is not only simple and convenient to trap, manipulate and control cold polar molecules in weak-field-seeking states, but also provides an opportunity to study cold collisions and collective quantum effects in a variety of cold molecular systems, etc.     

中性原子的表面双磁光阱及其应用

提出了一种新的采用载流导线的表面双磁光阱(MOT)方案(即双U型导线磁光阱方案)。通过改变中间U型导线中的电流大小,即可将一个双磁阱连续地合并为一个单磁阱,反之亦然。详细计算和分析了上述双U型载流导线磁光阱方案的磁场及其梯度的空间分布,研究发现当导线中的电流为600 A,z方向均匀偏置磁感应强度为-4.0×10-3 T时,双U型导线方案产生的两个磁阱中心的磁场梯度约为1.5×10-3~2.5×10-3 T/cm,结合通常制备磁光阱时所用的三维粘胶(Molasses)光束即可在基底表面附近形成一双磁光阱。理论分析表明在弱光近似下,每个磁光阱中所能俘获的85Rb原子数约为106 量级,相应的磁光阱温度约为270μK。由于双磁光阱可以独立制备,所以双U型导线方案特别适用于制备双样品磁光阱,并用于研究双原子样品的冷碰撞性质。     

一种实现冷原子(或冷分子)囚禁的可控制纵向光学双阱

提出了一种新颖的实现冷原子(或冷分子)囚禁的可控制纵向光学双阱方案，它由一个二元π相位板及一会聚透镜所组成，其π相位板由两个面积相等的具有0和π相位的同心圆环组成. 当一平面光波通过此光学系统时将在光轴上透镜焦点两侧形成一个光学双阱，如果调节入射到二元π相位板上光束横截面的半径大小，即可实现从光学双阱到单阱的连续演变，或由单阱到双阱的连续变化. 介绍了本方案产生可控制光学双阱的基本原理，给出了形成光学双阱的最佳几何参数，研究了双阱、单阱及其演化过程的光阱参数、光强分布等与光学系统参数间的关系. 该方案不仅可用于双样品原子(分子)的光学囚禁及其全光型玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的实现，而且可用于研究超冷原子(或分子)物质波的干涉，或构成双层2D光阱列阵，甚至用于制备新颖的双层2D光学晶格. 关键词： 二元π相位板 可控制光学双阱 双样品囚禁 光学晶格     

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.     

Electrostatic surface trap for cold polar molecules on a chip

We propose a simple scheme for trapping cold polar molecules in low-field seeking states on the surface of a chip by using a grounded metal plate and two finite-length charged wires that half embanked in an insulating substrate, calculate the electric field distributions generated by our charged-wire layout in free space and the corresponding Stark potentials for ND3 molecules, and analyze the dependence of the trapping center position on the geometric parameters. Moreover, the loading and trapping processes of cold ND3 molecules are studied by using the Monte Carlo method. Our study shows that the loading efficiency of the trap scheme can reach 11.5%, and the corresponding temperature of the trapped cold molecules is about 26.4 mK.     

A controllable double-well optical trap for cold atoms (or molecules) using a binary <Emphasis Type="Italic">π</Emphasis>-phase plate: experimental demonstration and Monte Carlo simulation

We experimentally demonstrate a practical scheme to form a controllable double-well optical dipole trap for cold atoms (or cold molecules), and give some experimental results as well as the fabrication method of a binary π-phase plate. The dependence of the double-well characteristics on the phase etching error of the π-phase plate and the evolution of the double-well optical trap from two wells to a single one are studied both theoretically and experimentally, and the experimental results are consistent with the theoretical prediction. Furthermore, the dynamic process of loading and splitting of cold ⁸⁷Rb atoms from a standard magneto-optical trap (MOT) into our controllable double-well one are studied by Monte Carlo simulations. Our study shows that the loading efficiency of cold atoms from the standard MOT into our single-well trap can reach 100%, and the relative atomic density will be reduced from 1.0 to ∼0.5 during the evolution of our double-well trap, in which the temperature of cold atoms is reduced from 20 μK to ∼15 μK. In final, some potential applications of our controllable double-well optical trap in atom and molecule optics are briefly discussed.     

Stark-potential evaporative cooling of polar molecules in a novel optical-access opened electrostatic trap

We propose a novel optical-access opened electrostatic trap to study the Stark-potential evaporative cooling of polar molecules by using two charged disk electrodes with a central hole of radius r0= 1.5 mm, and derive a set of new analytical equations to calculate the spatial distributions of the electrostatic field in the above charged-disk layout. Afterwards, we calculate the electric-field distributions of our electrostatic trap and the Stark potential for cold ND3 molecules, and analyze the dependences of both the electric field and the Stark potential on the geometric parameters of our charged-disk scheme,and find an optimal condition to form a desirable trap with the same trap depth in the x, y, and z directions. Also, we propose a desirable scheme to realize an efficient loading of cold polar molecules in the weak-field-seeking states, and investigate the dependences of the loading efficiency on both the initial forward velocity of the incident molecular beam and the loading time by Monte Carlo simulations. Our study shows that the maximal loading efficiency of our trap scheme can reach about 95%, and the corresponding temperature of the trapped cold molecules is about 28.8 m K. Finally, we study the Stark-potential evaporative cooling for cold polar molecules in our trap by the Monte Carlo method, and find that our simulated evaporative cooling results are consistent with our developed analytical model based on trapping-potential evaporative cooling.     

Theoretical derivation and simulation of a versatile electrostatic trap for cold polar molecules

We propose a versatile electrostatic trap scheme using several charged spherical electrodes and a bias electric held.We hrst give the two-ball scheme and derive the analytical solution of the electric held.In order to make a comparison,we also give the numerical solution calculated by the hnite element software(Ansoft Maxwell).Considering the loading of cold polar molecules into the trap,we give the three-ball scheme.We hrst give the analytical and numerical solutions of the distribution of the electric held.Then we simulate the dynamic process of the loading and trapping cold molecules using the classical Monte Carlo method.We analyze the influence of the velocity of the incident molecular beam and the loading time on the loading efficiency.After that,we give the temperature of the trapped cold molecules.Our study shows that the loading efficiency can reach 82%,and the corresponding temperature of the trapped molecules is about 24.6 mK.At last,we show that the single well divides into two ones by increasing the bias electric held or decreasing the voltages applied to the spherical electrodes.