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。     

多壁碳纳米管对聚甲醛性能的影响

将多壁碳纳米管(MWCNTs)和聚甲醛(POM)在转矩流变仪中熔融混合得到POM/MWCNT复合材料.研究了复合材料的形态,导热性能,导电性能,流变性能和结晶性能.结果表明,MWCNTs在没有经过处理的情况下能够均匀地分散在POM基体中;当向POM中添加1.0 wt%含量MWCNTs时,复合材料的导热系数上升到0.5289 W/(K m),比纯POM的导热系数0.198 W/(K m)提高1.5倍,通过有效介质方法(EMA)验证了体系导热系数提高幅度不大的原因是MWCNTs与POM之间形成了很高的界面热阻;当MWCNTs的含量为1.0 wt%时,体系产生了导电逾渗效应,逾渗值在0.5 wt%~1.0 wt%之间;MWCNTs对POM有显著的成核作用,当向POM中添加0.5 wt%含量的MWCNTs时,POM的结晶温度提高6℃左右,但当MWCNTs的添加量进一步增加时,结晶温度几乎不再变化,成核效果呈现"饱和"状态.另外,材料的复数黏度,储能模量和损耗模量随MWCNTs含量的增加而增加.     

非均质砂岩油藏异步周期注水数值模拟理论及应用研究

针对砂岩油藏周期注水特点,综合考虑弹性力、毛管力和重力的影响,建立起非均质砂岩油藏异步周期注水数学模型,并推导出相应的数值解.提出了一种新的流动系数取值方法,能够准确描述停注过程中毛管力作用引起的吸渗现象.在杏树岗油田周期注水试验区进行了实例验证,结果表明:地层压力相对误差为4.0%,产液量相对误差为3.2%,含水率绝对误差为0.9%.应用该方法对杏树岗油田厚油层不同周期注水方案进行了数值模拟计算,决定采取异步周期注水方案,并确定出合理的油层纵向组合方式和水井平面组合方式.平均注水强度为25m3/(d.m)左右,注水和停注半周期都是3个月.现场实施5个月后,区块综合含水率由92.17%下降到91.51%,产油量稳定,预计最终水驱采收率提高1%以上,取得了良好的开发效果.     

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.     

基于调制光晶格的中性分子束光学Stark减速与囚禁的理论研究

本文基于分子束光学Stark减速理论,提出采用调制的红失谐光晶格来减速和囚禁任意脉冲超声分子束方案,并予以理论研究.以CH₄超声分子束为例,利用Monte-Carlo方法模拟了调制光晶格中的分子减速与囚禁的动力学过程,给出减速级数、同步分子初始位相角与减速效果的关系.研究结果表明：随着减速级数的增加,被减速的分子波包逐渐从原来的分子速度分布的大波包中分离开来,且减速级数越高,减速后的分子速度越小.在其他条件相同时同步分子初始位相角越大,减速波包内的分子数目越少,同时位相空间被压缩.与未调制的光晶格减速方案相比,本方案中无分子自由飞行过程,在相同的光晶格长度内完成了双倍的减速级数.当光晶格长度取3.71 mm时,模拟结果显示CH₄分子从280 m/s减速至172 m/s,而未调制光晶格只能将CH₄分子从280 m/s减速至232 m/s,减速效果提高了26%.本方案可以集分子的减速、囚禁于一体,是一种新型的分子光学功能器件,在冷分子光学、量子信息、冷化学等前沿研究领域中有潜在的应用.     

第四讲 冷分子的导引、分束、反射、聚焦与囚禁等操控技术

近年来,随着冷分子制备技术的不断发展和冷分子温度的不断降低,冷分子操控技术取得了快速发展,并日趋成熟。文章首先介绍了冷分子导引、分束、反射与聚焦等操控的技术方案、实验结果及其最新研究进展。接着重点介绍冷分子静电囚禁、磁囚禁和光学囚禁的各种方案、实验结果及最新进展。最后就冷分子操控技术的应用进行了简单的总结与展望。     

A versatile electrostatic trap with open optical access

A versatile electrostatic trap with open optical access for cold polar molecules in weak-field-seeking state is proposed in this paper. The trap is composed of a pair of disk electrodes and a hexapole. With the help of a finite element software, the spatial distribution of the electrostatic field is calculated. The results indicate that a three-dimensional closed electrostatic trap is formed. Taking ND₃ molecules as an example, the dynamic process of loading and trapping is simulated. The results show that when the velocity of the molecular beam is 10 m/s and the loading time is 0.9964 ms, the maximum loading efficiency reaches 94.25% and the temperature of the trapped molecules reaches about 30.3 mK. A single well can be split into two wells, which is of significant importance to the precision measurement and interference of matter waves. This scheme, in addition, can be further miniaturized to construct one-dimensional, two-dimensional, and three-dimensional spatial electrostatic lattices.     

Absolute density measurement of nitrogen dioxide with cavity-enhanced laser-induced fluorescence

The absolute number density of nitrogen dioxide(NO_2) seeded in argon is measured with cavity-enhanced laserinduced fluorescence(CELIF) through using a pulsed laser beam for the first time. The cavity ring down(CRD) signal is acquired simultaneously and used for normalizing the LIF signal and determining the relationship between the measured CELIF signal and the NO_2 number density. The minimum detectable NO_2 density down to(3.6±0.1)10~8 cm~(-3) is measured in 60 s of acquisition time by the CELIF method. The minimum absorption coefficient is measured to be(2.0±0.1)10~(-9) cm~(-1), corresponding to a noise equivalent absorption sensitivity of(2.2±0.1)10~(9) cm.~(-1)Hz~(-1/2). The experimental system demonstrated here can be further improved in its sensitivity and used for environmental monitoring of outdoor NO_2 pollution.     

Matter-wave interference in an axial triple-well optical dipole trap

This paper proposes a scheme of axial triple-well optical dipole trap by employing a simple optical system composed of a circular cosine grating and a lens. Three optical wells separated averagely by ～37 μm were created when illuminating by a YAG laser with power 1 mW. These wells with average trapping depth ～0.5 μK and volume ～74 μm³ are suitable to trap and manipulate an atomic Bose--Einstein condensation (BEC). Due to a controllable grating implemented by a spatial light modulator, an evolution between a triple-well trap and a single-well one is achievable by adjusting the height of potential barrier between adjacent wells. Based on this novel triple-well potentials, the loading and splitting of BEC, as well as the interference between three freely expanding BECs, are also numerically stimulated within the framework of mean-field treatment. By fitting three cosine functions with three Gaussian envelopes to interference fringe, the information of relative phases among three condensates is extracted.     

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。