光學(xué)晶格中原子的冷卻及原子能態(tài)的光頻移研究.pdf

1、山西大學(xué)2008屆碩士學(xué)位論文光學(xué)晶格中原子的冷卻及原子能態(tài)的光頻移研究作者姓名指導(dǎo)教師學(xué)科專業(yè)研究方向培養(yǎng)單位學(xué)習(xí)年限邱英王軍民教授物理電子學(xué)激光物理量子光學(xué)與光量子器件國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室山西大學(xué)光電研究所2005年9月2008年6月二oo八年六月摘要光學(xué)晶格中原子的冷卻及原子能態(tài)的光頻移研究邱英量子光學(xué)與光量子器件國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室山西大學(xué)光電研究所摘要光場與原子相互作用是控制原子運(yùn)動狀態(tài)的有效途徑。光學(xué)晶格因其可以提供單個或多個量子實(shí)體的

2、控制，并能很好的同周圍的環(huán)境隔離，減小量子系統(tǒng)的退相干和量子態(tài)的破壞，從而成為實(shí)現(xiàn)量子操控的重要手段。冷原子光學(xué)晶格目前已成為冷原子操控中的一個重要課題，特別是近年來隨著量子信息處理領(lǐng)域的發(fā)展，冷原子光學(xué)晶格在量子糾纏、量子計(jì)算、量子寄存等方面的前景受到了極大的關(guān)注。根據(jù)形成光學(xué)晶格周期勢場的激光與原子躍遷線間失諧量的大小，可將光學(xué)晶格分為近共振光學(xué)晶格和大失諧光學(xué)晶格。近共振光學(xué)晶格中原子對光場的散射率與大失諧情形相比仍較高(但與共振

3、情形相比散射率則很低)，存在著Sisyphus冷卻機(jī)制，可使冷原子的溫度顯著降低。其中光強(qiáng)不存在空間梯度，但左旋圓偏振到線偏振再到右旋圓偏振的偏振周期導(dǎo)致原子基態(tài)的ZeeⅢan態(tài)的光頻移勢起到約束作用。而在大失諧光學(xué)晶格中原子對光場的散射率極低，不存在冷卻機(jī)制，主要是光強(qiáng)的空間梯度導(dǎo)致的偶極勢起約束作用。本文的工作是在磁光阱系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，搭建了四光束三維光學(xué)晶格的光路，利用短程飛行時間吸收方法(TOF法)測量了光學(xué)晶格中銫原子的溫度、壽

4、命等一些重要參數(shù)并分析了溫度的參數(shù)依賴關(guān)系；然后我們從理論上分析和計(jì)算了遠(yuǎn)失諧光學(xué)晶格和單聚焦光束偶極阱中光場使原子產(chǎn)生的光頻移。本文主要內(nèi)容分為兩部分：1、對近共振三維光學(xué)晶格中銫原子的裝載與冷卻進(jìn)行了研究：描述了三維光學(xué)晶格勢場的建立，在銫原子磁光阱和光學(xué)粘團(tuán)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了紅失諧光學(xué)晶格中銫原子的裝載；進(jìn)一步通過改變光學(xué)晶格的光強(qiáng)和頻率失諧等條件，對光學(xué)晶格中銫原子的亞多普勒冷卻的參數(shù)依賴關(guān)系以及光學(xué)晶格中銫原子的壽命作了實(shí)驗(yàn)研究。