实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学双阱及其光学晶格

本文提出了一种采用二元位相型光栅与微透镜列阵组合的光学系统实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学双阱列阵方案。在该方案中 ,如果将光栅相对于透镜位置作一微小移动 ,即可实现光学双阱列阵到单阱列阵的连续双向演化 ;且当采用多束不同传播方向的平面光波照明时 ,可获得多种不同晶格类型的双阱或单阱列阵 ,从而实现冷原子或冷分子的一维或二维光学晶格。我们计算了双阱列阵的光强分布 ,并导出了光阱的最大光强、平均光强、最大强度梯度和曲率以及光阱的宽度和体积与光学系统参数 (如照明光波的波长、透镜的相对孔径 )间的解析关系。我们还计算了在双光阱向单光阱演变过程中 ,双阱间距以及双阱光强随位相光栅平移距离变化的关系。研究发现 :通过改变光学系统参数 ,既可产生体积较大、冷原子或冷分子囚禁数目较多的光阱 ,也可以产生体积很小、仅能囚禁单个或几个原子 (或分子 )的光阱。当采用超大红失谐的激光照明时 ,在保证光阱具有足够高光学囚禁势的前提下 ,冷原子在光阱中的自发辐射速率、Rayleigh散射速率和Raman散射速率均可忽略不计。此外 ,研究表明本方案对冷原子或冷分子的操控相当简单方便 ,因而不仅可用于双样品原子或分子的冷碰撞研究 ,而且还可用于光学晶格的实验制备 。

一种新颖的实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学四阱及其二维光学晶格

原子光学晶格为精确操控中性原子和研究某些基本物理问题提供了一种方法。提出了一种利用单光束照明余弦型振幅光栅与透镜组合系统实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学四阱新方案,计算了四阱的光强分布,讨论了从光学四阱到双阱或单阱的演化过程,并导出了光学四阱的几何参量、光强分布、强度梯度及其曲率与光学透镜系统参量间的解析关系,获得了四阱间距与光栅空间频率的关系。研究表明通过改变余弦光栅的空间频率即可实现从光学四阱到双阱或单阱的连续双向演化。

实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学四阱

提出了一种利用单光束照明二元π相位板与透镜组合系统实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学四阱新方案.计算了四阱的光强分布,讨论了从光学四阱到双阱或到单阱的演化过程,并导出了四阱和双阱几何参数、光强分布、强度梯度及其曲率与光学透镜系统参数间的解析关系.研究表明,通过相对移动二元π相位板可实现光学四阱到双阱或到单阱的连续双向演化,获得了四阱或双阱间距与相位板移动距离的关系.该方案在超冷原子物理、冷分子物理、原子光学、分子光学和量子光学,甚至量子计算及信息处理等领域中有着广阔的应用前景.

实现冷原子或冷分子囚禁的双层光阱列阵

提出了一种新颖的实现冷原子或冷分子囚禁的双层光阱方案,它由二元π相位板列阵和会聚透镜列阵所组成,用平面光波通过此光学系统时将在透镜焦平面两侧形成双层光阱。介绍了产生双层光阱的基本原理,分析了光阱光强分布、强度梯度等与光学系统参数间的关系,研究了双层光阱囚禁原子(或分子)的光学偶极势和自发散射速率(包括瑞利散射和拉曼散射)等。该方案不仅可用于多样品原子(或分子)的光学囚禁及全光型玻色-爱因斯坦凝聚(BEC),而且可用于制备新颖的双层2D光学晶格。

采用相位调制实现冷原子或冷分子囚禁的改进型空心光阱

提出了采用单束平面光波照射圆孔与二元相位板组合系统产生蓝失谐空心光阱的新方案,分析了空心光阱的光强分布和相应的光学囚禁势分布与相位板相位值φ的关系,并导出了光阱的几何参量与光学系统参量间的解析关系。研究发现,通过二元相位板的相位调制作用可改善空心光阱的光强分布,产生具有更大囚禁体积和更高有效光强的空心光阱。当用功率100 W波长540 nm的倍频掺镱光纤激光照射圆孔与π相位板组合系统时,对87Rb原子的光学囚禁势可达80.2μK,该方案不仅装置简单可行,操作方便,而且在冷原子分子物理、原子分子囚禁和生命科学领域,有着广阔的应用前景。

囚禁冷原子或冷分子的可控制光学八阱及其晶格新方案

提出了一种利用单束平面光波照射由液晶构成的二元相位板与透镜组合系统形成可控制光学八阱的新方案;讨论了方案中可控制光学八阱从八阱到四阱、双阱或单阱的双向演化过程。研究表明,通过改变液晶空间光调制器的调制相位分布即可实现从光学八阱到四阱、双阱或到单阱的连续双向演化。探讨了光学八阱在原子分子光学等方面重要的可能应用。

实现冷原子(冷分子)囚禁的可控制光学双阱的产生及其实验研究

简单介绍了实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学双阱的实验方案,报道了二元π相位板的制作方法及其产生可控制光学双阱的实验结果.分析了光学双阱参数(如空间位置、双阱中心间距、相对光强分布等)与π相位板相位偏差的关系.从理论和实验上研究了由于二元π相位板的刻蚀厚度误差引起的光学双阱光强变化及其双阱到单阱的演化规律,得到了实验与理论基本一致的结果.

实现冷原子、冷分子光学囚禁的组合三光学势阱方案

提出了一种利用单束平面光波照明液晶空间光相位调制器与透镜组合系统实现在透镜焦平面上的可演化组合三光学势阱方案.分析了该组合三光学势阱的形成原理,计算了势阱的相关特征参数,研究了从组合三光学势阱到双阱或到单阱的双向演化过程.最后,探讨了该组合三光学势阱及其新颖三阱光学晶格方案在实现物质波四波混频、三原子样品冷碰撞性质研究等领域中潜在应用前景.

囚禁冷原子或冷分子的可控制光学八阱及其光学晶格

提出了一种利用单束平面光波照明二元π相位板与透镜组合系统实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学八阱的方案,计算了光学势阱的光强分布和可控光学八阱的几何与光学特征参数、强度梯度及其曲率;讨论了从光学八阱到四阱或到双阱的演化过程。研究表明,通过相对于透镜移动二元π相位板可实现光学八阱到四阱或到双阱的连续双向演化。讨论了利用该可控光学八阱组成二维光学晶格的方案。

通过圆孔衍射实现冷分子(或冷原子)囚禁的光学偶极阱

以单色标量波衍射理论为基础,研究单色平面波由圆孔衍射产生实现冷分子(或冷原子)光学囚禁的光阱。运用圆孔衍射理论分析讨论了光学偶极阱的光强分布、光学势及偶极力,并导出了有关光阱的几何参量、光强分布、强度梯度及其曲率与光学系统参量(如照明光波的波长、小孔的孔径)间的解析关系。研究表明,当激光功率与波长分别为P=500 W和λ=1.08μm,小孔半径a=20μm时,产生囚禁甲烷CH4分子的光阱光学势约为57.9μK。通过圆孔衍射可实现冷分子或冷原子囚禁,该方案不仅简单可行、操作方便,而且在冷分子物理、原子光学、分子光学和量子光学等领域中有着广阔的应用前景。

一种可控静电双阱电场分布的计算与相关分析

给出了可控制静电双阱方案的静电场分布与几何参数的关系及囚禁中心位置与系统参数的依赖关系并作相关分析。研究表明,可通过改变方案的系统参数改变囚禁中心的位置、囚禁势阱的深度及势阱的体积,从而实现囚禁经过Stark减速器得到的冷分子,甚至通过选择合适的系统参数实现温度更高的冷分子囚禁。

第四讲 冷分子的导引、分束、反射、聚焦与囚禁等操控技术

近年来,随着冷分子制备技术的不断发展和冷分子温度的不断降低,冷分子操控技术取得了快速发展,并日趋成熟。文章首先介绍了冷分子导引、分束、反射与聚焦等操控的技术方案、实验结果及其最新研究进展。接着重点介绍冷分子静电囚禁、磁囚禁和光学囚禁的各种方案、实验结果及最新进展。最后就冷分子操控技术的应用进行了简单的总结与展望。

一种新颖的实现冷原子囚禁的可控制光学六阱及其光学晶格

提出了一种利用单束平面光波照明二元π相位板与透镜组合系统实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学六阱的方案,计算与分析了该方案产生的光学势阱的光强分布和光学六阱的特征参数、强度梯度及其曲率,讨论了从光学六阱到双阱或到单阱的演化过程,研究表明通过改变二元π相位板上的相位分布,即可实现光学六阱到双阱或到单阱的连续双向演化。

可操控二种冷原子或冷分子样品的光学双阱新方案及其实验研究

提出了一种构建可囚禁与操控二种冷原子或冷分子样品的光学双阱的新方案,该方案采用常用的液晶空间光调制器作为分光器件,分光调制函数类似二元相位光栅;对提出的方案进行了模拟实验研究,并研究了从光学双阱到单阱的双向演化过程,该光学双阱的模拟实验结果表明与理论方案相符,双阱的操控性好,有利于二种不同的冷原子或冷分子样品的装载与操控等相关实验研究.