宽带近共振光作用下的二能级原子束冷却理论

本文报道了宽带近共振光作用下的二能级原子束冷却理论,文中详细研究了在光场的正频部分为∑a_jexp(-iω_jt)(其中ω_j为频率)的光场和二能级原子束反方向作用情况下的理论,得到了在T_p大于1/△情况下的原子运动的主方程(半经典理论),并计算了在宽带光中心频率和Na原子频率的失谐为负时的辐射压力,计算表明Na原子束在纵向的速度被减小,同时原子束速度分布宽度被压缩,Na原子速度可以从780m/s冷却至     

原子束全息技术制作任意微细图形研究

从波粒二象性原理出发，研究了用氖原子束计算全息技术制作任意纳米结构的基本原理和方法，克服了用激光梯度场控制原子堆积，只能制作单一点、线等周期性纳米结构的不足。分析讨论了原子全息与光学全息的区别，指出只有经激光冷却的原子束才满足全息技术所要求的相干条件和衍射条件。最后采用罗曼Ⅲ型迂回位相编码方法设计了氖原子束计算全息片，介绍了操纵氖原子束制作纳米任意结构的实验系统。     

Rydberg态Cs原子的Stark效应的实验研究

利用原子束装置，采用双束波长为λ１＝８５２．１ｎｍ和λ２＝５１０ｎｍ激光的两步激发，实验研究了Ｃｓ Ｒｙｄｂｅｒｇ态原子在外加电场为０～６００Ｖ／ｃｍ时的Ｓｔａｒｋ扇形图，观察到在外电场的作用下能级出现τ混合和ｎ混合的现象。     

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。     

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。     

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.     

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。     

激光冷却铬原子的3维仿真分析

为了研究铬原子在激光冷却场中的3维表现形式,分析和探讨了铬原子与激光冷却场的相互作用过程,并基于半经典理论的多普勒力和偏振梯度冷却力的3维特性,采用4阶龙格-库塔算法模拟铬原子的3维运动轨迹,同时得到了铬原子的3维落点分布状态,当铬原子束经过激光冷却场后,其发散角变小,速率降低。结果表明,铬原子3维仿真结果与2维情况下的铬原子分布相吻合,并且能提供更全面和丰富的冷却信息。     

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。     

Cr原子在高斯型激光驻波场中汇聚沉积的仿真研究

在激光汇聚原子束沉积纳米光栅的研究中，半经典理论是一种简单而有效的方法。利用半经典理论模型，对Cr原子在高斯型激光驻波场中的汇聚沉积进行了模拟分析和研究。通过龙格－库塔法数值模拟出在不同失谐量Δ、激光功率P、Cr原子束的横向纵向速度、基片摆放位置zf和高斯光束束腰ω0条件下，Cr原子沉积光栅结构的变化，根据所得各光栅图形参数，分析了不同因素对Cr原子沉积的影响。     

用激光感应荧光法测量钇原子束中的原子速度分布

本文用激光感应荧光法测量了钇原子束的速度分布曲线。其最可几速度为820m/s,速度分布半宽度为510m/s。由等熵关系,估计此时钇原子源的温度为1587K。     

激光光压偏转原子束分离锂同位素

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℃时发生的原子束的数密度为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。被偏转的原子中几乎不合~6Li,为非常纯的~7Li。当激光频率对准~6Li和~7Li2~2P←2~2S跃迁的其它超精细跃迁时,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。     

Chemical oxygen-iodine laser using a new method of atomic iodine generation

The chemical oxygen-iodine laser (COIL) with a new chemical method of atomic iodine production was investigated. In this system, iodine atoms are formed in the COIL cavity by the fast chemical reaction of hydrogen iodide with chlorine atoms that are also produced chemically. It was found that, in the absence of singlet oxygen, the ground state atomic iodine can be produced with a high yield (80%-100%). In gas containing singlet oxygen, a gain on 3-4 electronic transition in iodine atom was achieved (0.35% cm/sup -1/). Both the concentration of atomic iodine and the gain depend substantially on the ratio of reacting gases and the penetration of secondary gases into the primary gas flow. In laser experiments, effects of the flow rate of reacting gases and their penetration on the laser output power were found. The output power of 310 W was attained at chlorine flow rate of 27 mmol/spl middot/s/sup -1/ corresponding to chemical efficiency of 12.7%. This was the first time the gain and laser output power were achieved in the COIL with atomic iodine generated by the proposed method.     

发散角对中性原子沉积特性的影响

利用激光驻波场操纵中性原子沉积纳米光栅结构是一种新颖的制备纳米计量标准技术,但采用传统的一维和二维方式对激光驻波场操纵中性原子沉积过程的分析缺乏纳米光栅的全貌信息,而采用三维分析方法则能给出纳米光栅的三维全貌信息,对结果的分析越精确。针对此,基于采用三维分析方法建立了激光驻波场与中性原子作用的模型,通过三维分析实现了不同原子束发散角条件下中性原子运动轨迹及沉积结果的三维仿真,结果显示当中性原子束发散角小于0.6 mrad时,所获得的纳米光栅的沉积质量较好,而超过0.6 mrad后所沉积的纳米光栅将会出现分裂现象。     

Chirping the light—fantastic? Recent NBS atom cooling experiments

We have successfully decelerated and cooled a neutral atomic sodium beam using a counter-propagating laser beam tuned nearly resonant with the D₂ transition. In order to compensate for the changing Doppler shift as the atoms slow down, the laser frequency was rapidly scanned or “chirped”. We have observed final velocities of 6 x 10²m/s, or about 0.5 of the initial velocity. As of yet we have not been able to cool a significant number of atoms to lower velocities.     

激光准直铬原子束三维仿真分析

为了获得高准直度的中性铬原子束,设计了一个由三组激光束组成的激光准直场对高温铬原子束进行准直。应用蒙特卡罗随机方法模拟实际状态下原子的初始状态,更好地体现了实际状态中原子运动的不确定性以及原子同位素对实验的影响。以原子在激光准直场中的受力情况为依据,定量分析了实际状态中性铬原子束在激光准直场作用下的运动特性,及其在三维空间的运动轨迹和原子落点状态的三维分布。研究显示,经准直后铬原子束在 x 方向最大发散角减小至1．5 mrad,y 方向最大发散角减小至1．6 mrad,且原子通量提高至准直前的两倍。研究结果不仅为实验提供了更详尽的数据资料,更为后续制作更精确的纳米光栅和纳米点提供了更理想的冷原子束。     

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。     

激光蒸发的脉冲原子束及其光谱应用

实验上从原子束的角度系统地研究了激光蒸发的原子蒸气。利用这种脉冲原子束实现了难熔金属原子的多光子光电离实验,并讨论了光电离信号探测的问题。     

Proposal for a Tunable Millimeter Wave Molecular Oscillator and Amplifier

An atomic beam apparatus suitable for a millimeter wave generator is theoretically discussed. The beam consists of atoms having a net magnetic moment. The upper and lower Zeeman levels of the atomic beam in a magnetic field are spatially separated by an inhomogeneous magnetic field. The upper state atoms enter a cavity where transitions occur at a frequency determined by a static magnetic field. The resonant frequency of the cavity is set at the transition frequency. The positive feedback of the cavity allows operation as an oscillator. Some of the more important parameters for oscillator operation are evaluated.The upper frequency limit is determined primarily by the resonant structure design.