激光冷却及其在科学技术中的应用

这篇文章回顾了近20以来激光冷却原子气体的发展历史,同时概述了激光冷却的各种物理机制,还介绍了超冷原子物理在量子物理学和高科技应用中所取得的重要成就,包括气体原子的玻色-爱因斯坦凝聚、原子钟和原子干涉仪。

光学领域里的一对奇葩——介绍2005年诺贝尔物理学奖

2005年诺贝尔物理学奖授于了光学研究领域里的两项原创性工作:1963年美国物理学家罗伊·格劳伯(R.J.Glauber1925～)提出的“相干性量子理论”,以及1983年美国物理学家约翰·霍尔(J.L.Hall.1934～)和德国物理学家特奥多尔·亨施(T.W.Hansch.1941～)利用激光的特性对精确测量技术所作的发展。近些年来诺贝尔物理学奖频频惠顾光学研究领域,如2001年诺贝尔物理学奖授予了从事玻色$C爱因斯坦凝聚的相关研究、1997年诺贝尔物理学奖授予华裔科学家朱棣文从事的激光冷却和俘获原子的方法研究。这是因为该领域的研究成果往往与最新、最先进的技术发展联系紧密,另一方面,这些高新技术的发展恰恰又建立在这些非常基础的理论研究之上。

吸收池中利用辐射压力准直原子束

本文报告了首次在吸收池中准直沟道原子的观察及利用沟道光谱观察钠原子超精细结构,然后同原子束中沟道原子进行了比较,最后提出一种利用能级交叉和汉勒效应进行低于多普勒冷却极限的新冷却机制。 1.吸收池中准直原子的观察 实验中主要思路如下:在光压力作用下,原子速度分布变成了非热平衡分布,原子在零速度附近相空间密度变大。

物质第五态:玻色-爱因斯坦凝聚态

玻色-爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensa-tion)是70多年前玻色和爱因斯坦从理论上所预言的,它是一种由微观粒子的量子性质而产生的宏观现象。从理论上来讲,处在这种状态的物质在性质上有别于通常所说的固态、气态、液态和等离子态,故有人又称其为第五态。近几十年发展起来的激光冷却技术使实验上第五态的实现成为可能,促使人们深入地对其性质进行研究。在微观上,费米子服从泡利不相容原理。这样。

混合/掺杂团簇研究进展

本文系统地评述了混合/掺杂团簇的研究现状及其在近十余年来取得的重要进展,着重讨论各类混合/掺杂团簇体系的电子结构和几何结构特点。同时,论述了混合/掺杂团簇的研究背景,概述了混合/掺杂团簇发生装置的研制进展及其特色,提出了若干有待进一步研究的问题。

实验证实碱金属气体中的玻色-爱因斯坦凝聚

瑞典皇家科学院将2001年诺贝尔物理奖授予美国科学家威曼(C.E.Wieman)、康奈尔(E.A.Cornell)和德国科学家克特勒(W.Ketterle),以表彰他们在实现玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)工作中做出的突出贡献。BEC——70年前的理论预言稀薄气体中的玻色-爱因斯坦凝聚是70年前爱因斯坦所预言的新物态。长期以来,人们不知道哪个物理系统能展示这种有趣的物理现象,不少科学家为证实它的存在付出了艰辛的探索。1995年,威曼、康奈尔和克特勒首先从实验上证实了这种新物态的存在,从而开辟了研究相干物质波性质的新领域。20世纪初叶。

1997年度诺贝尔物理学奖评介激光冷却和捕陷气体原子

美国斯坦福大学的朱棣文(Steven Chu)教授、美国国家标准与技术研究所的菲利普斯(WilliamPhillips)博士和法国巴黎高等师范学院的科昂-唐努日(Claude Cohen-Tannoudji)教授,因他们在激光冷却和捕陷气体原子研究中所作出的突出贡献而获1997年度的诺贝尔物理学奖。这项研究成果为超冷原子在物理学中的应用铺平了道路,给21世纪高新技术的发展打下了基础。激光冷却和捕陷原子(laser cooling and

空间冷原子钟及其科学应用

空间冷原子钟是利用空间微重力环境实现的喷泉冷原子钟。作为空间精度最高的频率标准,在微重力环境下,原子和微波相互作用时间的增加将极大提升冷原子钟的稳定度。简述了空间冷原子钟原理,介绍了基于空间站的高精度冷原子钟和双向微波传输系统在高技术和基础物理方面的应用。

采用Zeeman效应与饱和吸收法的激光器稳频

由于塞曼效应中性原子的超精细能级在磁场中会产生塞曼分裂,且对于左旋和右旋圆偏振光原子能级的偏移不同,因此利用Zeeman效应的这种特性与饱和吸收相结合的方法对光栅外腔反馈的半导体激光器系统进行稳频。这种方法能够将激光频率稳定地锁在原子吸收谱线的峰值处,锁频后激光器不易失锁,用于激光冷却铷原子实验。

上海光机所小喷泉铷钟的设计和进展

对上海光机所正在研制的小喷泉铷钟及目前正在进行的工作作了介绍。该小喷泉铷钟吸收了原子喷泉的许多新技术 ,采用紧凑的结构设计 ,加入空心光束以提高探测原子数。预期该喷泉的准确度为 1 0 -14 ,短、长稳分别为 1 0 -13 和 1 0 -15 ,信噪比为 1 0 3 。实验室完成了冷原子物理的准备工作 。

双模激光稳频的二阶相干度时谱法

近年来,有关利用内脏He—Ne激光纵模偏振特性实现双模He—Ne激光器稳频稳幅的工作已有不少报道。诸如电热稳频法、水冷稳频法、风冷稳频法和激光等离子体温控稳频法。由于谐振腔的位相各向异性和振荡模式偏振方向的竞争效应及其温度漂移对双模偏振特性的影响,使得内脏He—Ne激光的双模呈现出相当复杂的随机偏振特性,从而使得长时频稳性、再现性和功率稳定性以及抗环境干扰能力不易做得更高,甚至失效。

负反馈半导体激光器产生压缩态光场中噪声压缩特性的实验研究

压缩态光场代表着一类非经典光场。由于它的一个正交相分量具有低于散粒噪声极限SNL以下的亚散粒噪声,故对压缩态光场的理论、实验乃至应用开发研究有着十分重大的科学意义和应用价值。 近年来,已有若干小组相继报道了观察到压缩态光场的成功实验结果。诸如较有代表性的产生方案有吴令安等人产生连续波压缩态的简并参量下转换DPDC(4.3dB)和Slusher等人产生脉冲压缩态的参量下转换PDC(0.6dB)。最近。

Nd玻璃微球腔的QED效应

根据量子电动力学的观点,原子的自发辐射性质可以由真空场的边界条件来强烈地改变。当原子处于光腔内时,它在腔内的自发辐射速率既可以被增强又可以被抑制。这种原子与场相互作用的结果被称为腔的QED效应。腔的QED效应引起的自发辐射速率的改变将导致激光介质发光性质的变化。

钕玻璃微球腔模式移动的观察

报道钕玻璃微球腔在其尺寸发生微小变化时其腔模也随之移动;腔模移动对泵浦耦合产生了重大影响.

负反馈产生非经典强度相关光场的串联耦合LED系统

报道了一种利用光电负反馈技术产生开环非经典强度相关光场的串联耦合ＬＥＤ系统。实验观察到孪生光束强度差的量子涨落低于标准量子极限（ＳＱＬ）约８９％的噪声压缩。研究表明，本方案装置简单，成本低下，压缩量大，有着广阔的应用前景。

低于量子破坏性测量理论极限的闭环光电流噪声压缩

采用光电流负反馈技术，分别在半导体发光／激光器件（ＬＥＤ／ＬＤ）和可调谐染料激光中产生并观察到压缩量为－１３ｄＢ，－１４８ｄＢ和－８９ｄＢ的闭环光电流噪声压缩．这些实验结果均已突破由量子破坏性测量（即由量子不完善性或光电探测器量子效率不为１）所给出的理论极限，为传统的量子测量理论所无法解释．文章采用光电流或光场反相关态的概念，正确解释了这一实验现象．