囚禁N2+离子的冷却实验

在Paul 阱中,开展了N2+离子电阻冷却和缓冲气体冷却实验。用抛出检测法精确测量离子信号的变化,提高了测量电阻冷却效果的灵敏度;用改变囚禁势的方法,测出了冷却离子的温度,观察到冷却离子的囚禁时间增加和速度分布范围减小的现象。     

Paul阱中的缓冲气体冷却

缓冲气体冷却是高分子冷却的方法之一。通过射频共振吸收检测测量分别在充氦和不充氦的情况下不同衰减时间的共振吸收曲线，发现充入缓冲气体Ｈｅ后，阱中的离子数目、离子寿命以及离子共振吸收信号的信噪比都大为提高。     

线型离子阱中空间电荷效应的理论分析

线型离子阱中的离子在射频场作用下做宏观的久期运动,久期运动频率与实验参数有关.但当离子阱中囚禁大量同种电荷的离子时,空间电荷效应会导致离子间存在相互排斥的库仑力,使离子的运动频率发生漂移.本文通过求解泊松方程计算了空间电荷产生的附加电场的解析表达式,在小振动近似下理论计算了该附加电场对久期运动频率的影响,模拟了不同离子云中心密度下久期频率的漂移,讨论了离子云的数目、温度与实验参数之间的关系.对用离子阱进行的频标实验、碰撞实验和其他方面的研究都具有重要的指导意义.     

线型离子阱中冷却离子所需高纯度氦气的渗透与实验

利用氦的渗透性质,向超高真空系统中充入高纯度氦缓冲气体,可以降低离子阱中囚禁离子的运动速度,减小二级多普勒频移,增加离子的存储时间,提高线型离子阱微波频标的稳定度.实验上得到了氦气渗透的实验参数、特性以及对系统真空度的影响、实现了用温度调节精确的控制充入氦气的分压强.     

非谐射频阱中离子云系统的精确周期解

射频阱中离子云与检测场的相互作用由周期驱动的Duffing方程描述.本文报道了该方程的一个精确的周期解,它描述了阱参数和外场对离子云周期运动的影响.结果表明,在各参变量满足周期解条件时,离子的运动频率为外场频率的三分之一,运动振幅分别与外场频率、振幅以及阱频正相关,与离子阱的非谐参数反相关.     

采用消逝波干涉的二维表面微光阱阵列

提出了一种采用两套超大红失谐消逝波干涉和一束蓝失谐消逝波光场来实现原子二维表面微光阱阵列和原子有效强度梯度冷却的新方案,得到了二维表面微光阱阵列的光强分布和光学势分布.研究发现,二维表面微光阱阵列中微光阱的光学势能够有效地囚禁从标准磁光阱中释放的冷原子,并且被囚禁的冷原子能在蓝失谐消逝波光场的作用下产生有效的强度梯度Sisyphus冷却,对⁸⁷Rb原子而言,原子温度能被冷却到2.56μK.该方案在冷原子物理、原子光学和量子光学领域中有着广阔的应用前景. 关键词： 消逝波干涉 微光阱阵列 原子囚禁 强度梯度冷却     

Paul阱中共振吸收信号的劈裂现象研究

在扫描附加囚禁直流偏压的检测方式中，实验上系统地观察到共振吸收信号劈裂现象随扫描速率，检测场幅度和离子数的变化，该劈裂现象是离子非线性运动的一种表现形式，其特征可由陆结构偏差和离子云空间电荷分布所致的离子云非谐振动加以描述。     

实现玻色-费米混合气体量子简并的四极Ioffe组合磁阱设计

四极Ioffe组合磁阱(QUIC磁阱)是由一对四极线圈和一个Ioffe线圈组合构成的一种Ioffe-Pritchard磁阱,它已广泛应用在囚禁中性原子和实现蒸发冷却原子的实验中.设计了两种不同结构的四极线圈和Ioffe线圈,并对其进行了相应的数值模拟和测试.通过比较获得了一种参数优化的QUIC磁阱,这为QUIC磁阱线圈的优化设计提供了参考.最后在优化的QUIC磁阱中,采用射频蒸发冷却俘获⁸⁷Rb原子,实现了⁸⁷Rb原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚,同时采用“共同冷却 关键词： 四极线圈 Ioffe线圈 四极Ioffe线圈组合磁阱 原子冷却     

紫外光诱导原子脱附技术在单腔磁阱装载中的应用

基于光诱导的原子脱附技术，采用脉冲紫外光剥离出玻璃池壁上吸附的铷原子以形成可快速开启和关断的脉冲铷原子源，成功地解决了单真空腔系统中磁阱的原子数和寿命之间的矛盾，突破了激光冷却和囚禁技术向小型化乃至微型化发展过程中的一个瓶颈.脉冲光源由390nm的LED阵列组成.实验结果表明它能够在1s内使真空铷原子气体分压提高近30倍,并且当紫外光关闭后系统的真空恢复到平衡状态的时间非常短，约120ms.测量了不同铷原子分压下磁光阱所俘获的最大原子数和装载时间,并由此得出系统的背景真空和磁光阱所能俘获的极限原子数，进一步得出磁阱的原子数-寿命积与磁光阱保持阶段时间的变化关系，结果显示在约1.25s处出现极大值，与无磁光阱保持阶段而直接进行磁阱装载情况相比提高了约0.3倍. 关键词： 激光冷却 磁光阱 光诱导原子脱附 原子数-寿命积     

基于三角形衍射光栅的原子冷却囚禁实验研究

基于三角形衍射光栅搭建的三维磁光阱实现了87Rb原子的冷却囚禁,自主完成了三角形衍射光栅的设计制备,在保证合理衍射效率及衍射圆偏度的情况下有效抑制了零级光效率,其参数满足光学粘胶平衡条件。基于该光栅搭建了一套磁光阱系统,开展原子囚禁实验。在合理的参数设置下,成功实现了原子囚禁,经测算囚禁原子数量在106量级。基于三角形衍射光栅的原子冷却囚禁实验的成功,对于三维磁光阱的低功耗、小型化具有参考意义,有望应用于小型化冷原子精密测量系统中。     

Paul阱中两个超冷离子的量子统计特性

讨论两个囚禁在Ｐａｕｌ阱的对称轴上的超冷离子的量子统计特性，可以发现，它们的稳定囚禁不仅与阱的稳定区有关，而且与它们自身的自旋和电荷数大小有关。     

中性原子的双阱磁囚禁及其应用

本文提出了四种采用载流导线实现冷原子双阱磁囚禁的新颖方案(1)双loffe型磁囚禁，(2)双Z型导线磁囚禁，(3)双U-Z型导线磁囚禁和(4)双U-U型导线磁囚禁，详细计算了上述磁阱的磁场及其梯度与曲率的空间分布，并分析了实现冷原子双阱磁囚禁的实验可行性。理论研究表明上述方案中某一导线中的电流大小改变时，每个双磁阱可连续转变为一个单磁阱。双loffe型磁阱和双Z型导线磁阱中心的磁场强度都是非零最小值，不存在Majonara跃迁，相应的磁场梯度和曲率的典型值分别为2.0×103G/cm和1.0×105G/cm2，这远远高于BEC实验中宏观磁阱中心的磁场梯度及其曲率，为双样品原子的微阱玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的实现提供了理论依据与新的实验方案；而双U-Z型导线磁囚禁和双U-U型导线磁囚禁的中心磁场强度都为零，存在着严重的Majonara跃迁，限制了磁阱中原子密度的提高，因而它们仅能用于实现双样品的磁光囚禁(MOT)或用于研究不同原子之间的冷碰撞性质。双MOT中所能俘获的原子数约为106量级(弱光近似下)，相应的MOT温度约为266μK，这与标准MOT中(弱光近似下)的囚禁原子数及其原子冷却温度差不多。进一步的研究表明当在双Z型载流导线方案中插入更多的等间隔载流直导线时，即可构成1D微磁囚禁列阵，从而用于制备1D磁晶格，甚至实现1D BEC列阵。     

联合阱中稳定囚禁离子的实验研究

实验观察到了小型联合阱稳定囚禁离子的射频信号增强现象，并以此对联合阱囚禁离子的特性进行了讨论；同时，通过实验检测到的稳定囚禁离子的工作点范围与磁场强度的关系，在一定程度上验证了联合阱囚禁离子稳定区随磁场强度的变化趋势。     

三维光晶格中玻色凝聚气体基态波函数及干涉演化

基于Gross-Pitaevskii方程，运用有效化学势概念，研究了囚禁在组合势(由磁阱和三维光 晶格组成)中玻色凝聚气体在三维光晶格中的分布规律，并由此得到玻色凝聚气体的归 一化基态波函数.在取消组合势和仅取消光晶格而保留磁阱的两种情况下，运用传播子方 法求解出玻色凝聚气体密度分布的解析表达式.取消组合势后，理论计算所得到的玻色凝聚 气体聚随时间的演化规律与Greiner等的实验结果相一致.仅取消光晶格而保留磁阱时，研 究表明玻色凝聚气体的干涉模式呈现周期性的振荡行为.此外，在磁阱为各向异性的情况下 ， 关键词： 玻色凝聚气体 磁阱 光晶格 干涉模式     

QUIC阱中紧束缚状态下87Rb原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚体相变的直接观测

在QUIC阱中经蒸发冷却获得了2×10⁵个|F=2,m_F=2〉态的⁸⁷Rb原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚.验证了紧束缚状态下原子云的轴向尺寸的变化作为BEC相变的判据，观察了从热原子气体到玻色-爱因斯坦凝聚的相变过程，测量了自由膨胀过程中BEC的纵横比变化，并和理论预言进行了对比. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 激光冷却与囚禁     

山西大学成功实现铷原子的玻色-爱因斯坦凝聚

山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室张靖教授研究小组于7月7日成功实现了铷原子的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC).实验结果显示,冷原子云在温度降低到约为500nK时开始发生相变,经过进一步蒸发冷却,最终得到了约为6×104个原子的纯净BEC.目前该小组正将铷原子和费米原子钾40同时装入磁阱中,蒸发冷却铷原子来协同冷却钾原子,最终同时实现玻色气体玻色-爱因斯坦凝聚和费米气体量子简并.     

磁光阱特性及冷原子集合行为的实验研究

磁光阱目前已经成为量子光学领域的内的一种强有力的研究工具，在实现了铯磁光阱后，我人通过对实验系统的改进提高了磁光阱的性能，在此基础上对磁光阱中原子数目和密度与磁光阱参数（包括激光光强，失谐以及磁场梯度等）的关系进行了系统的实验研究，结果与我们的理论预计大致符合，同时我们还观察到调节冷却激光光束准直和补偿地磁场的姆霍兹线圈电流过程中出现的冷原子云形状的变化，包括原子云的干涉图样，多亮点原子云，环形原     

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     

用于原子干涉仪实验的锂原子的塞曼减速与磁光囚禁

为了制备适于原子干涉仪实验的低温锂原子样品,开展了锂原子的塞曼减速及与磁光阱囚禁相关的实验研究.设计并实现了一种结构紧凑的腔体内冷式多级线圈叠加的塞曼减速器,将速度小于600 m/s的7Li原子减速到60 m/s,磁光阱装载速率为5×108/s,囚禁原子数目1×109个,原子团的最低温度约为220±30μK.研究了光学黏胶中7Li原子的寿命与囚禁光频率失谐量的关系.这些结果为进一步开展7Li原子亚多普勒冷却、光势阱蒸发冷却以及原子干涉仪实验奠定了基础.     

极性分子的激光冷却及囚禁技术

分子由于其不同于原子的特殊性质,在原子、分子和光物理研究中有其独特的地位.冷分子研究已经开展了二三十年,取得了很多重大的进展.但是以斯塔克减速器为代表的传统冷却方案遇到瓶颈,很难进一步提高分子的相空间密度.将原子中成熟的激光冷却技术拓展到极性分子中是本领域近年来的重大突破,使得冷却和囚禁分子的范围得以大大扩展,分子的相空间密度也得以提高.本文对国内外激光冷却极性分子的最新成果进行综述,并以BaF分子为例介绍激光冷却极性分子的相关理论和技术,包括分子能级结构分析及精密光谱测量,采用缓冲气体冷却进行态制备和预冷却,以及通过冷分子束研究激光与BaF分子间的相互作用.这些为后续开展激光冷却与囚禁实验研究奠定了基础,也为开展其他新的分子冷却实验提供了参考.