多光子Buck—Sukumar模型中原子反转的量子崩溃和再生

为了反映原子与光场的多光子相互作用对光场强度的依赖性,我们最近将Buck—Sukumar模型推广到多光子跃迁过程: H=ωa~+a+ω_oS_z+ε(S+a~K(a~+a)~(1/2)+(a~+a)~(1/2)a~(+K)S_-)(1)式中a~+和a是频率为ω的光场的产生和消灭算符,S_z和S±是二能级原子的反转和跃迁算符,其跃迁频率为ω,ε是原子和场的耦合系数,k是原子每跃迁一次吸收或发射的光     

原子束在漫射光中的激光减速

报道了利用红移漫射光冷却原子的新机制。理论计算了二能级原子在这一光场中所受的辐射压力，在实验上观测到了钠原子束在负失谐漫射光中的减速。     

基于蒙特卡罗方法进行冷原子束模拟和参数优化

采用蒙特卡罗方法对基于制备低速浓密原子源(LVIS)产生的三维磁光阱(3D MOT)冷原子束过程进行模拟和系统性能参数优化。在Matlab软件中产生位移满足均匀分布,速度满足麦克斯韦波-尔兹曼分布的107个原子,通过仿真计算得到冷原子束的纵向速度分布和原子通量等关键参数。当冷却光光强为3mW/cm2,失谐量为5Γ时,模拟得到的原子束的纵向最概然速率为8m/s,速度分布的半峰全宽(FWHM)约为2m/s。模拟和实验研究了原子束最概然速率和通量随冷却光光强和失谐量变化的关系,结果表明冷却光失谐量为影响冷原子束速度分布和通量的主要因素,而冷却光功率在达到一定饱和强度后对原子束性能影响不大。     

三光场共振辐射压力

理论计算表明,在弱驻波场情况下,对一个二能级原子,其冷却极限温度T_(min)=hΓ/k_b。其中,Γ是原子激发态的自发辐射率的一半,k_b为玻耳兹曼常数。但在实际的粘团实验中,使用三对相互垂直的驻波场相交于一点与原子相互作用,原子在该粘团中得到冷却,直至极限温度。显然该极限温度不能简单地用驻波场得到结果。我们认为有必要研究二能级原子在多于二个光场中的运动情况,然而在实验中已经发现在光学粘胶中的冷却极     

原子源的制备与相干性检测

利用不平衡三维磁光阱(3D-MOT)技术,制备了低速、高通量的连续型原子束。通过使一束冷却光沿着光传播方向形成"中空光束",在MOT中形成一对具有不平衡光辐射压力的对射光束,压力将MOT中冷却与陷俘的87 Rb原子云团从"中空光束"通道中推出产生连续出射的原子。形成的原子束具有一定的速度和速度分布,可反映原子束的相干性。对所制备原子束的相干性进行了测量和分析,结果表明,所产生的原子束的最可几速度约为12m/s,纵向速度分布约为3m/s,对应的德布罗意波波长约为0.4nm,带宽为0.1nm。通过光电倍增管(PMT)收集的荧光强度推算得原子束通量为108～109 atoms/s。     

利用空间多普勒调谐技术冷却原子及其速度单一化

本文理论计算了用圆锥管内多次全反射激光而产生的多普勒频移来冷却原子束的机制。给出了最佳冷却原子束的圆锥管的夹角、长度、反射次数及激光入、出射角等参数。理论计算了原子束经过圆锥管冷却的速度分布情况。数值计算结果表明：采用两个长１３０ｃｍ的锥形管来冷却原子束，选用合适的失谐量可使极大部分速度小于１２００ｍ／ｓ的原子冷却到８ｌｍ／ｓ，并且可得到单一速度的高亮度的原子束。     

基于激光冷却技术的中性锶原子特性研究

为了研究碱土金属类的中性锶原子在多普勒冷却激光场中的冷却特性,从Heisenberg方程出发,采用激光冷却理论分析得到锶原子在能级跃迁（5s2）1S₀~（5s5p）1P₁ 1维驻波激光光场和3维磁光阱中冷却效果与激光强度、失谐量等冷却激光场参量的关系。结果表明,当锶原子处在1维驻波激光光场中且在弱激光光场、频率小失谐条件下,锶原子所受耗散力与这两个参量呈线性关系,但当两个参量增长至一定程度时耗散力呈现饱和现象;当锶原子在3维磁光阱中且当阱中激光光场的频率失谐为-16MHz时,碱土金属锶原子有最低冷却温度,约为0.76mK。对多普勒冷却光场中性锶原子特性的分析为其它碱土金属类原子的冷却研究提供了一定的理论指导。     

共振光压作用下钠原子束的偏转

本文报导了钠原子束在共振光压作用下的偏转实验及对实验结果的初步分析。 这个实验的特点是利用两块平面镜间来回反射的激光束所形成的多个光场与通过平面镜间的原子束相互作用,使原子束产生偏转。我们使平面镜与原子束成11°角,而入射光与原子束垂直,这时反射光束与原子束成68°夹角。若将激光频率调谐在钠原子的D_2线共振频率上(λ_L=5890(?)),则垂直光束与钠原子共振,而反射光束由于多普勒频移,激光频率对于钠原子束的共振频率低300兆赫,因此反射光束不与原子束相互作用。在垂直光束的作用下,原子吸收光子在光的传播方向获得光子动量,而自发辐射各向同性,因而光子反冲动量平均为0。因     

序列脉冲激光产生的光压及其对原子束的冷却与减速效应

本文通过解双能级系统的密度矩阵方程,求出了序列脉冲激光的光压力,计算了光压对原子速度分布的影响,并与连续激光的作用进行了对比。结果表明:采用序列脉冲激光并适当选择调制函数参数,可比相同功率甚至功率增大1/2情况下的连续激光更为有效地使原子束减速和冷却。     

二能级Dressed原子线性及非线性极化强度的计算

在研究强光与物质的相互作用中,Dressed原子模型已被广泛地使用,人们把强驱动场和原子耦合的系统当作一种新型“原子”,称之为Dressed原子。 本文考虑两个弱场ω_1,ω_(p2)(分别接近于二能级Dressed原子的二个边频ω_(L1,2)=ω_L?ω_(12))与二能级Dressed原子相互作用(ω_L为强驱动场的频率)     

纠缠原子与光场作用体系的压缩特性

研究了Kerr介质中初始处于纠缠态的两二能级原子与相干光场相互作用体系的压缩特性.通过数值计算,讨论了原子偶极间相互作用耦合常数和Kerr介质与单模腔场相互作用的耦合强度对体系中的双原子偶极压缩和光场压缩的影响.结果发现在弱光场情况下,纠缠态原子偶极间相互作用和Kerr介质与光场作用越强,都使原子偶极振幅压缩现象从压缩状态退缩到无压缩状态;在强光场情况下,纠缠态原子偶极间相互作用越强,光场振幅压缩次数增多、振荡频率变慢;Kerr介质与光场作用越强,光场振幅压缩次数减少、振荡频率变快.     

双模压缩相干态光场与二能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用系统中原子激光的压缩效应

应用全量子理论,通过求解系统的海森堡方程,研究了双模压缩相干态光场与二能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)相互作用系统中原子激光的压缩效应,讨论了原子-光场耦合系数,原子间相互作用强度对压缩频率、压缩深度的影响。结果表明,原子激光两个正交分量周期性地被压缩,压缩持续时间依赖于原子-光场耦合系数和原子间相互作用强度;最大压缩深度依赖于原子间相互作用强度和光场初始压缩因子。     

两个二能级原子与激光场相互作用的动力学

本文在简要评述一个二能级原子与单模相干态光场相互作用过程中出现的周期性崩溃和再生效应的基础上,建立了一个统一的理论框架,研究两个二能级原子与单模相干态光场的单光子和双光子相互作用.分别以R (R=g2/g1,g1和g2分别为两个原子与光场的耦合常数)和(?)(初态光场的平均光子数)为参量,讨论了原子反转度随时间的     

Kerr效应和虚光场对"两个二能级原子-单模光场"系统原子占居态几率的影响

研究Rerr介质中，非旋波近似下两个二能级原子与单模光场相互作用系统的原子占居态几率的时间演化，讨论了Rerr效应和虚光场效应对原子占居态几率的影响。结果表明：虚光场的影响使原子占居态几率的时间演化曲线中出现量子噪声，光场频率ω的增大使量子噪声减小，原子间耦合系数g的增大使各能级原子占居态几率曲线的振幅减小，Rerr介质常量μ的增大使原子停留在初始状态的几率增大。     

激光光压偏转原子束分离锂同位素

我们用激光光压偏转原子束进行了锂同位素分离实验。准直比为450:1的原子束装置炉温600℃时发生的原子束的密度为10~9个原子/厘米~3,可调谐连续染料激光经柱面镜系统扩束后与原子束正交。激光线宽6兆赫。在1厘米长的交叉区域内功率密度为70毫瓦/厘米~2。当激光频率对准~7Li2~2P_(3/2)F=3←2~2S_(1/2),F=2跃迁时,~7Li 原子从束中偏转。用可移动的四极质谱探头对无激光作用和有激光作用情况下的束分布进行了测量。每个初始处于2~2Sd(1/2)F=2态的~7Li 原子吸收——自发辐射光子的平均数约为22、~7Li 原子从束中部分偏转,~6Li 在残余束中被富集。被偏转的原子中几乎不含~6Li,为非常纯~7Li。当激光频率对准~6Li 和~7Li 的2~2P←2~2S 跃迁的其他超精细跃迁时,未看到明显的偏转,这是由于基态超精细能级的光泵浦效应所致。     

用于增加三维磁光阱装载率的二维冷原子束系统

在原子干涉仪、原子陀螺仪等精密测量的领域中，最基本也是最重要的一步就获得冷原子，而当实验需要连续和高重复性的测量时，对于冷原子的装载就会要求有更快的速率。为了能更快的装载冷原子，就需要一束高通量、低速的冷原子束。在实验上实现了87Rb原子的二维冷却磁光阱（2D-MOT）的冷原子束，其对3D-MOT的装载率为2.8109 atoms/s。该系统基于87Rb原子2D-MOT+push beam方案，选择了红失谐为20 MHz功率为50 mW的两束入射冷却光，在冷却光入射到真空腔之前使用扩束系统将其光斑扩束成短轴为25 mm、长轴为75 mm的椭圆形光斑，在冷却光入射真空腔之后在真空腔的另一端用镀了四分之一波片膜的反射镜来得到对射的激光。     

双单色经典场驱动下的二能级原子系统

本文研究了光与原子相互作用中一种精确可解的模型——频率对称失谐的双单色经典场作用下的一个二能级原子的模型。我们运用半经典Dressed原子态的方法导出了二能级原子的能级平均占有粒子数几率、弱探测光的谱结构及决定谱线强度的相应跃迁几率的解析表达式,通过数值计算,讨论了系统动力学行为随时间(t)、原子与场的失谐量(△)以及半经典Rabi频率(V)的变化规律。结果表明此系统呈现出与单色场二能级原子模型不同的特征。     

冷原子束或超冷原子束的产生及其应用

综述了冷原子束或超冷原子束产生的基本原理、方法和实验结果及其最新进展.重点介绍了建立在激光冷却(多普勒、亚多普勒和亚反冲冷却机制)和磁光阱技术基础上的冷原子束或超冷原子束产生方案,并简单介绍了冷原子束或超冷原子束在基础物理问题研究和原子光学等领域中的应用.     

初始场是深度压缩态场的JCM光中的场统计

单个二能级原子和单模辐射场相互作用组成的JCM模型是量子光学中的重要研究对象。初始场为相干态光场、热光场以及相干志和热光场的混合光场等各种情况下的原子反转和光场统计已有较多的工作。近年来由于对压缩志光场的深入研究(理论的和实验的),讨论初始场是压缩态光场的JCM的工作已陆续出现,但一般讨论原子反转特性较多,对光场统计讨     

压缩光场同两个耦合原子的相互作用

光与物质相互作用的问题一直是人们注意的问题,处理这个问题时,在一定的条件下可把原子看成一个二能级系统,而光与二能级原子的相互作用的量子理论都是基于J-C模型.以前,由于压缩态光场未能实现,因此人们只注意相于光、混沌光等与物质的相互作用.自从Stoler在理论上提出压缩态光场的存在以及Bell实验室观察到压缩态以后,人们把注意力集中在压缩态光场与物质的相