87rb和40k玻色費(fèi)米混合氣體量子簡并的光阱實(shí)現(xiàn)

1、山西大學(xué)2 0 12 屆碩士學(xué)位論文8 7 R b 和4 0 K 玻色費(fèi)米混合氣體量子簡并的光阱實(shí)現(xiàn)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)年限柴世杰張靖教授光學(xué)超冷玻色．費(fèi)米混合氣體量子光學(xué)與光量子器件國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室光電研究所2 0 0 9 年9 月至2 0 1 2 年6 月二。一二年六月摘要中文摘要㈣㈣㈣㈥洲I Y 2 6 7 9 2 2 5 —-玻色．愛因斯坦凝聚( B o s e ．E i n s t e i nc o n

2、d e n s a t e 簡寫做B E C ) 和簡并費(fèi)米氣體( D e g e n e r a t e F e r m i G a s 簡寫做D F G ) 是超冷原子物理和凝聚態(tài)實(shí)驗(yàn)中的重要介質(zhì)，是研究凝聚態(tài)物理性質(zhì)的重要平臺，我們可以利用B E C 和D F G 模擬各種新奇的量子現(xiàn)象，因此通過實(shí)驗(yàn)方法獲得B E C 和D F G 就顯得至關(guān)重要。一開始，人們是在消除了零點(diǎn)的磁阱中利用射頻或微波蒸發(fā)的方法來獲得原子團(tuán)的凝聚體，然

3、而這種方法有很多弊端：諸如實(shí)驗(yàn)條件苛刻，所需儀器設(shè)備數(shù)量多，儀器設(shè)備組裝復(fù)雜，另外由于線圈電流的微弱起伏造成的磁阱噪聲很難控制，磁阱的抖動又將嚴(yán)重影響凝聚體的壽命，因此我們想到用光學(xué)偶極力阱來對原子進(jìn)行蒸發(fā)冷卻，獲得原子團(tuán)的凝聚體，且利用光阱獲得原子的量子簡并有很多便利和優(yōu)點(diǎn)，我們將在第二章詳細(xì)說明。本論文是在磁阱射頻蒸發(fā)冷卻8 7 R b 原子和4 哏原子達(dá)到量子簡并的基礎(chǔ)上，通過搭建一套1 0 6 4a m 遠(yuǎn)紅失諧的激光交叉偶極力

4、阱，成功地實(shí)現(xiàn)了預(yù)冷卻原子團(tuán)的再俘獲，然后又通過可控絕熱減弱光強(qiáng)的方法，降低光阱的深度，將熱原子蒸發(fā)出阱外，剩余的原子通過彈性碰撞重新達(dá)到熱平衡，達(dá)到更低溫度，最終形成了8 7 R b原子的玻色．愛因斯坦凝聚，并利用協(xié)同冷卻的方法使得4 0 K 原子同時(shí)達(dá)到量子簡并區(qū)域。基于此，本論文詳細(xì)介紹了光學(xué)偶極力阱的理論知識，對偶極光與堿金屬的D 1線和D 2 線的偶極相互作用和散射作用做了詳細(xì)的計(jì)算和推導(dǎo)，并在理論上和實(shí)驗(yàn)上分別計(jì)算并測量了1

5、 0 6 4n r n 的偶極光阱對盯I №原子和4 吣原子的束縛頻率。此外，本論文重點(diǎn)描述了構(gòu)成交叉偶極光勢阱的實(shí)驗(yàn)裝置，以及穩(wěn)定光束指向性和實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)連續(xù)性的光學(xué)調(diào)節(jié)手段和電子反饋技術(shù)，并且還隨之簡要介紹了原子團(tuán)的大范圍轉(zhuǎn)移操作和基于光阱B E C 和D F G 之上的一系列后續(xù)試驗(yàn)，如：F e s h b a c h 共振、人造規(guī)范勢等。關(guān)鍵詞：玻色．費(fèi)米混合氣體的量子簡并；紅外光學(xué)偶極力阱；光強(qiáng)反饋系統(tǒng)；F e s h b a c