采用短程飞行时间吸收谱测量冷原子温度时参数误差的影响

详细介绍了短程飞行时间吸收谱测量冷原子温度的基本模型和实验方法.在对铯原子磁光阱中冷原子温度测量的基础上,分析了初始时刻冷原子云中心到探测光束中心的垂直距离、冷原子云初始半径、探测光束半径三个参数的误差分别对于通过短程飞行时间吸收谱测量冷原子温度时所带来的影响,并比较了这些参数各自的影响程度. 关键词： 冷原子温度 飞行时间 短程飞行时间吸收谱     

封闭和开放铯原子系统中的EIA效应

本文主要从实验上研究了封闭的简并二能级铯原子系统中的电磁感应吸收效应(EIA)。当泵浦和探测光作用于铯原子的6S1/2 F=4 à 6P3/2F′=5跃迁时，获得了EIA信号，同时研究了泵浦光的频率失谐和强度对EIA信号的影响。在6S1/2 F=4 à 6P3/2 F′=4和6S1/2 F=4 à 6P3/2 F′=3两个开放的二能级系统中也观察到了EIA信号。在6S1/2 F=3 à 6P3/2 F′=4的跃迁上增加一个repumping 激光,将使EIA信号增加。     

过渡金属二硼化物的金属K边XAS研究

结合X射线衍射实验(XRD)和金属K边的X射线吸收谱(XAS)研究了过渡金属二硼化物(TiB₂,VB₂和CrB₂).在近边吸收区,除了主吸收峰之外,还观察到了3个弱的边前峰,它们是由于金属吸收原子的3d轨道在D6h配位场下分裂,分裂后的3个d轨道与高层金属原子4p轨道发生杂化而引起的.此外,还根据XRD实验得到的晶格参数初步拟合了金属K边EXAFS谱,得到了一些有意义的结果.     

基于振幅调制的超冷铯原子高分辨光缔合光谱的实验研究

基于振幅调制的超冷铯原子高分辨光谱的实验研究，用相对于铯分子6S_1/2+6P_3/2离解限红失谐的光缔合激光作用于磁光阱中超冷铯原子，观察到通过光缔合产生的激发态超冷分子.在实验中，为了得到高信号-噪声比的光缔合光谱，利用声光调制器对俘获光进行振幅调制，将探测到的超冷铯原子的荧光信号利用lock-in技术解调.同时利用密度矩阵方程系统地分析了实验结果.     

Na(4D)+Na(3S)Na(4F)+Na(3S)碰撞能量转移截面

利用双光子吸收,将Na(3S)原子激发到4D态,测量了Na(4D)+Na(3S)Na(4F)+Na(3S)碰撞能量转移截面,因为直接由4F→3D的荧光不能探测,所以检测3D→3P级联荧光讯号。结合基态钠原子密度的测量,给出了截面值σ_4D→4F=1.3 x 10~(-14)±28％(cm~2)。     

铯原子气室中D2线泵浦探测光谱的实验观测

在铯原子气室中采用偏振方向相互垂直且同向传播的线偏泵浦光和探测光，研究了铯原子D2线的泵浦探测光谱。由于在6 S1/2 F=3 – 6 P3/2 F’=2 超精细跃迁中存在多个L型塞曼子能级结构，从而产生了电磁诱导透明导致的吸收减弱；而在6 S1/2 F=4 – 6 P3/2 F’=5 超精细跃迁中则观测到了电磁诱导吸收。通过改变泵浦光的失谐量，在电磁诱导透明形成的吸收减弱凹陷和电磁诱导吸收产生的吸收增强峰内部均观察到了反常的吸收信号反转。     

用吸收法对铯原子磁光阱中冷原子数目的测量

介绍了吸收法测量冷原子数的原理以及对铯原子气室磁光阱中俘获的冷原子数目的测量过程及结果. 与通常的荧光收集法相比，在原理上与静止二能级原子同共振单模光场作用的模型更加接近，同时大大减小了测量中的误差累积，提高了测量精度. 测得的冷原子数为(8±0.3)×10⁶，同时还利用测得的阱中俘获的稳态冷原子数和磁光阱中冷原子的寿命间接获得了磁光阱的俘获率. 关键词： 激光冷却与俘获 磁光阱 冷原子数目 俘获率     

激光二极管相对于铯饱和吸收D2线的无调制扰动三次谐波锁频

将频率调制加在声光调制器上 ,用三次谐波探测法获得了铯原子D2 线的三阶微分饱和光谱。采用这种激光器无调制扰动方案结合三次谐波锁频技术 ,实现了 85 2nm的分布布拉格反射器半导体激光器相对于 6S1/2 F =4- 6P3 /2 F′ =5超精细跃线的频率锁定。由锁定后的频率误差信号估算 ,10s内激光频率起伏小于± 35 0kHz ,相对频率稳定度约 1× 10 -9。这种无调制扰动方案可以消除一般的饱和吸收稳频方法中由于直接对激光器进行频率调制而带来的额外频率噪声 ;三次谐波锁频技术的应用 ,还可有效地降低铯原子饱和吸收谱中剩余多普勒背景的影响     

Cs-Ar混合蒸气中6S1/2→6P3/2激光激发的速度选择粒子数密度和饱和效应

利用一步激发的饱和吸收光谱技术测量了激发态Cs(6P3/2)态的原子密度.室温下的Cs-Ar混合蒸气被852 nm激光激发,在6S1/2→6P3/2跃迁线轮廓接近纯Doppler增宽线型、激光线宽远小于非均匀的Doppler线宽而与均匀Lorentz线宽相比的条件下,可以确定基态Cs原子中可能被激光吸收的具有速度分量υz的粒子数密度N(υz).在激光功率20μW至2.5 mW的范围内,测量了吸收系数,得到了6P3/2态的速度选择布居数密度.利用从Cs空心阴极灯发出的8S1/2→6P3/2窄谱线的吸收测量,也可以测得6P3/2态的原子密度,两种测量方法所得结果符合得很好.Cs-Ar碰撞的谱线增宽增加了有效泵浦率,有5%的基态原子被单模半导体激光器激发到6P3/2态.由测量不同6P3/2态原子密度时的共振852 nm荧光,也证实了饱和吸收测量激发态原子密度方法的可靠性.     

CO_2激光边带光谱仪用于SF_6分子v_3带Q支吸收谱的研究

用绝对频率精度优于1.2MHz的CO_2激光边带光谱仪记录了SF_6分子v_3带Q支的多普勒受限吸收谱,光谱范围在CO_2激光10P(16)支线中心两侧,距支线中心8.0～12.4 GHz。用内插法以<6MHz的均方误差测量了百余条跃迁谱线的频率,并标识出Q_Z、Q_R、Q_X、Q_W、Q_A等亚支的谱线,量子数J从26到83。用最小二乘法拟合实验数据得到了v_3带的部分光谱常数。     

磁光阱中单原子荧光信号的优化及单原子的高效装载

实验中首先通过增大四极磁场梯度、提高背景真空度、缩小冷却俘获激光光束直径的方法获得了磁光阱中单原子的装载.其次,通过减小冷却光失谐量、适当增加其光强、同时使用偏振光谱锁频技术抑制冷却光噪声的方法得到了磁光阱中高信号背景比的单原子荧光信号.此外,通过实时反馈控制磁光阱四极磁场梯度的方法,在实验中实现了单原子98%的装载概率.使用Hamburg Brown-Twiss方案测量了磁光阱中的单原子在连续光激发下所辐射荧光的光子统计特性,得到二阶关联度g(2)(τ=0)=0.09.     

用短程飞行时间吸收谱对铯磁光阱中冷原子温度的测量

介绍采用短程飞行时间吸收谱测量铯原子磁光阱(MOT) 中冷原子温度的基本原理及实验实现.与通常的飞行时间方法不同，采用短程飞行时间吸收谱来测量MOT 中冷原子云的温度.在MOT 区域正下方若干毫米处入射一束圆柱状共振探测光束(实验中对于h=3mm，5mm，8mm的情况均作了研究)，释放冷原子云，在其膨胀和自由下落过程中穿过探测光束，即可由光电探测器测得飞行时间吸收谱，由此推得MOT中冷原子的温度. 关键词： 磁光阱 冷原子 飞行时间 短程飞行时间 铯原子     

Continuously transferring cold atoms in caesium double magneto-optical trap

We have established a caesium double magneto-optical trap (MOT) system for cavity-QED experiment, and demonstrated the continuous transfer of cold caesium atoms from the vapour-cell MOT with a pressure of ～ 1×10^-6 Pa to the ultra-high-vacuum (UHV) MOT with a pressure of ～ 8×10^-8 Pa via a focused continuous-wave transfer laser beam. The effect of frequency detuning as well as the intensity of the transfer beam is systematically investigated, which makes the transverse cooling adequate before the atoms leak out of the vapour-cell MOT to reduce divergence of the cold atomic beam. The typical cold atomic flux got from vapour-cell MOT is ～2×10⁷ atoms/s. About 5×10⁶ caesium atoms are recaptured in the UHV MOT.     

超冷铯Rydberg原子的Autler-Townes分裂

主要研究超冷铯Rydberg原子阶梯型三能级系统的Autler-Townes(A-T)分裂.铯原子基态6S_(1/2)、第一激发态6P_(3/2)和Rydberg态形成阶梯型三能级系统,强耦合光共振作用于6P_(3/2)(F′=5)→34D_(5/2)的跃迁,探测光由偏振光谱锁定在6S_(1/2)(F=4)→6P_(3/2)(F′=5)的跃迁,并由双通的声光调制器在其共振跃迁附近扫描,形成的Rydberg原子A-T分裂谱由单光子计数器探测.A-T光谱的双峰间距与耦合光的拉比频率成正比,实验结果与理论计算在耦合光拉比频率Ω_c2π×9 MHz时符合得很好,在拉比频率Ω_c2π×9 MHz时,测量的A-T分裂比理论计算值小13%.产生偏差的主要原因是由于较大的耦合光拉比频率Ω_c增加了激发的Rydberg原子数,Rydberg原子间的相互作用产生了较大的退相干率所致.     

Nd∶KY(WO4)2和Nd∶KG(WO4)2晶体吸收光谱性能分析

通过研究分析钨酸盐晶体Nd∶KY(WO₄)₂和Nd∶KG(WO₄)₂在室温下的吸收光谱，发现这2种晶体具有作为激光晶体的优良特性。根据Judd-Ofelt理论和测试所得的吸收光谱及数据，用VC++编程计算出晶体的谱线强度、振子强度、吸收截面等，拟合得Nd³⁺离子的3个晶场调节参数Ω_λ(λ=2，4，6)的值，并从理论上计算了自发跃迁几率、能级寿命、荧光分支比和积分发射截面。从计算得出的荧光分支比β可以看出，Nd∶KY(WO₄)₂(β_1060nm=0.4380)和Nd∶KG(WO₄)₂(β_1060nm=0.4618)晶体荧光分支比都较大，计算了该晶体的X=Ω₄/Ω₆，并将其X值与其他晶体的X值加以比较，Nd∶KY(WO₄)₂和Nd∶KG(WO₄)₂均易于实现1.06μm激光输出，适合作为LD泵浦的钨酸盐晶体激光器。     

Measurement of the absolute total electron impact cross section on Cs atoms using a magnetooptical trap

Laser cooling and trapping of neutral atoms has been employed for the measurement of the total electron impact cross sections of the ground state 6² S _1/2 of ¹³³Cs atoms in the energy range from 80 to 500 eV. The total electron impact cross sections of the cold Cs atoms in the MOT were measured by observing the decay of the MOT after the interaction with the electron beam, and were found to depend only on the electron flux and not on the total number of atoms in the MOT. We confirm and extend the existing data on these measurements.     

利用双光缔合光谱技术直接测量超冷铯分子0u+(6S1/2+6P1/2)长程态的转动常数的实验研究

实验获得了超冷铯分子6S_1/2+6P_1/2离解限下0_u⁺长程态振动能级v=187的转动常数. 首先利用调制的荧光光谱技术获得了高分辨的转动量子数J=0–6的超冷铯分子纯转动光谱. 利用双光缔合光谱技术, 构建了高精度的频率参考信号, 进而得到了相邻转动能级间的频率间隔. 最后通过非刚性转子模型拟合得到了转动常数和离心畸变常数.     

Laser cooling without repumping: a magneto-optical trap for erbium atoms

We report on a novel mechanism that allows for strong laser cooling of atoms that do not have a closed cycling transition. This mechanism is observed in a magneto-optical trap (MOT) for erbium, an atom with a very complex energy level structure with multiple pathways for optical-pumping losses. We observe surprisingly high trap populations of over 10(6) atoms and densities of over 10(11) atoms cm(-3), despite the many potential loss channels. A model based on recycling of metastable and ground state atoms held in the quadrupole magnetic field of the trap explains the high trap population, and agrees well with time-dependent measurements of MOT fluorescence. The demonstration of trapping of a rare-earth atom such as erbium opens a wide range of new possibilities for practical applications and fundamental studies with cold atoms.     

Production and measurement of Bose-Einstein condensate of 87Rb atomic gas

The research platform for Bose-Einstein condensate in ⁸⁷Rb atomic gas, which is composed of a double MOT configuration and a QUIC trap, was reported. The properties of the condensate were measured both in time-of-flight and in tight confinement by the absorption imaging method. The measurements agreed with the criterions of Bose-Einstein condensation phase transition. About 2×10⁵ atoms were pure condensed. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10334050) and the National Basic Research Program of China (Grant Nos. 2001CB309307 and 2006CB921202)