超透镜聚焦光环的产生及其在冷分子光学囚禁中的应用

超表面可以对入射光场的相位、偏振、幅度等自由度进行精确调控,为发展下一代基于量子态片上实验平台提供了一种新途径,具有重要的应用前景.本文提出了一种新型的超表面结构,即具有不同占空比的硅结构光栅单元构成的超透镜,在焦平面上可形成聚焦光环.研究了在焦平面上环形光场的强度分布和不同数值孔径超透镜的聚焦特性.采用这种超透镜聚焦光环来构建一个氟化镁(MgF)分子的光学存储环,计算了MgF分子在聚焦光场中所受的光学势和偶极力,对MgF分子束在存储环运动过程进行了Monte-Carlo模拟.研究结果表明,设计的超表面结构具有很好的聚焦特性,聚焦光环的光场强度比入射光增强了55.1倍;同时可以实现对MgF分子的装载并囚禁在表面存储环内.

空心光束的产生及其在现代光学中的应用

近年来,随着激光应用技术的发展,各种中心强度为零的激光束被相继产生,并正在形成一个新颖的所谓空心光束(也称暗中空光束)的大家族。作为激光导管、光学镊子(光钳)和光学扳手,空心光束在微观粒子(如微米粒子、纳米粒子、自由电子、生物细胞和原子或分子等)的精确、无接触操纵和控制中有着广泛的应用。本文将首先给出空心光束的定义及其参数,并详细介绍各种空心光束产生的基本原理、方法及其实验结果。其次,就空心光束的分类及其应用场合进行了简单归纳与讨论。最后就空心光束在微观粒子(包括微米粒子、纳米粒子、生物细胞和自由电子等)的光学囚禁与操控中的应用进行简要综述,并就空心光束的产生与应用及其未来研究与应用前景进行了简短总结与展望。

利用超构表面调控相位实现分子囚禁

利用超表面能够精确地控制入射光场的相位、偏振、振幅等参数,因此,超表面在量子态片上实验平台的研究过程中具有非常重要的应用前景。本文提出了一种利用超表面进行相位调控,从而产生空心光环,用以存储冷分子的方案,并通过理论研究,确定了环形结构参数,以及在焦平面上环形光场的强度分布,且计算出了环形光场捕获碘(Iodine I_(2))分子时产生的光学势和偶极力。研究结果表明,基于超表面单元结构设计的空心光学存储环,I_(2)分子的最大偶极力约2.9×10^(-20)N,比I_(2)分子的重力大7×10^(3)倍,因此,能够满足捕获I_(2)分子的要求,从而实现光学存储。

全光学冷却与囚禁^(133)Cs原子玻色-爱因斯坦凝聚的可能性

综述了近年来有关蒸发冷却13 3 Cs原子样品的实验进展 ,分析了磁囚禁13 3 Cs原子玻色 爱因斯坦凝聚 (BEC)的困难 ,并在此基础上提出了一个全光型冷却与囚禁13 3 Cs原子BEC的新方案 .该方案主要由一个来自半导体激光 (λ=0 85 2 μm)的倒金字塔形中空光束重力光学囚禁 (pyramidal hollow beam gravito opticaltrap ,缩写为PHBGOT)和一个来自Ar+ 激光 ( λ =0 5 0 13μm)的圆锥形中空光束重力光学囚禁 (conical hollow beam gravito opticaltrap ,缩写为CHBGOT)组成 .在PHBGOT中 ,冷原子经历了一个有效的中空光束感应的Sisyphus冷却 (也即强度梯度冷却 )和抽运光感应的几何冷却 ,原子温度将被从磁光囚禁 (MOT)温度 (约为 6 0 μK)冷却至几个光子反冲极限 (约为2 μK) ;而在Ar+ 中空光束囚禁 (CHBGOT)中 ,冷原子将被Raman冷却或速度选择相干粒子数囚禁技术 (velocity se lectioncoherentpopulationtrap ,缩写为VSCPT)进一步冷却至光子反冲极限以下 ,并被激光频率高于原子共振频率的 (也即蓝失谐的 )covering光束压缩 .我们就PHB冷却的动力学过程进行了Monte Carlo模拟 ,并计算了Ar+ 中空光束囚禁13 3 Cs原子的光学势 .研究结果表明 ,实现一个全光学冷却与囚禁的13 3