光学晶格

１　引言　　原子物理学家已用传统方法研究了少量原子、分子的特性和它们的相互作用。凝聚态物理学家则对大量原子和分子的行为发生兴趣。然而,近几年来,这两方面物理学家的兴趣开始汇合。例如,簇团已沟通了少量原子和固体之间的空缺,情况很像玻色－爱因斯坦凝聚。凝聚是种几百万个原子压缩到同一量子态的物质新形态。很多有助于使玻色－爱因斯坦凝聚成为可能的激光冷却技术和陷获技术也用来开发另一种形态即“光学晶格”中发现的新物质态内的原子和体特性间的相互关系。人们可能会通过把光学势设想成鸡蛋箱、把陷获的原子设想成鸡蛋而…     

原子激光器和非线性原子光学

本文讨论玻色－爱因斯坦凝聚及其相关实验技术，介绍原子激光的实现方法和它的一个非线性效应－四波混频。     

玻色-爱因斯坦凝聚的量子操控

玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）是当前原子分子物理的一个国际前沿课题。自从1995年在激光冷却的基础上实现玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）以后,全世界已有几十个研究小组成功地获得了BEC,并取得了一批引人注目的成果。研究玻色凝聚体的动量操控是超冷量子气体研究的重要研究方向,北京大学研究小组于2004年在实验上获得铷原子玻色凝聚以来,在玻色凝聚体的超辐射散射方面作了一系列研究工作,本文主要介绍该研究组近五年来利用超辐射散射在铷原子玻色凝聚动量操控方面的研究工作。     

玻色—爱因斯坦凝聚

1924年印度物理学家BoseS．N．寄给爱因斯坦一篇文章，该文将光子视为全同粒子气体而推导了黑体辐射的普朗克定律。爱因斯坦将玻色的理论推广到全同原子或全同分子气体。全同原子或分子的粒子数是守恒的。同年爱因斯坦预言，在足够低的温度下粒子将在系统的最低量子态上全体锁在一起。现在我们知道这种称作玻色一爱因斯坦凝聚的现象仅发生于“玻色子”─—具有总自旋为万的整数倍的粒子，是普朗克常数除以2。这种玻色凝聚物以及凝聚过程本身被预期具有很多异乎寻常的特点。多年来实验研究者试图在实验室中实现玻色一爱因斯坦凝聚。最终，…     

原子激光器和非线性原子光学

本文讨论玻色－爱因斯坦凝聚及其相关实验技术,介绍原子激光的实现方法和它的一个非线性效应——四波混频．     

以光镊输运玻色-爱因斯坦凝聚物

研究玻色-爱因斯坦凝聚物的物理学家用光镊，可将凝聚物输运较以往远的距离。玻色-爱因斯坦凝聚物由冷却至接近绝对零度的原子构成，其相干特性与激光光子的行为类似。因玻色-爱因斯坦凝聚物的研究最近获得诺贝尔物理学奖的Wolfgang Ketterle及其在麻省理工学院的同事，用基频为1064nm的Nd∶YAG激光，将凝聚物移动近半米。过去用磁学方法输送玻色-爱因斯坦凝聚物，但只能移动很短的距离。Ketterle说：“利用光镊，我们现在可将它们用以往无法利用的新几何形状移动，接近表面，或用它们装载原子小片。”据Ketterle说，在操纵玻色-爱因斯…     

原子激光

激光问世以来以其高强度高单色性在科学和技术中获得广泛应用 ,改变了整个光学的面貌 ,特别是在世界通信网中起了主导作用。激光器、光放大器和光电子元件每年的产值达到数十亿美元。原子物理学家也在期待原子激光的发明会导致原子光学或物质波光学的一场革命。基于光波与物质波的类同性 ,像光学那样 ,原子的透镜、反射镜和分束器也能控制原子束。现在 ,关键是要实现这种高强度、高方向性具有同一波长的相干原子束 ,即原子激光。玻色 -爱因斯坦统计　　原子激光基于稀释气体的玻色 -爱因斯坦凝聚体的量子特性。只是在 1995年首次发现这种凝…     

用激光冷却得到费米简并

5年前,EricA.Cornell和CarlE.Wieman在实验天体物理学联合研究所得到玻色-爱因斯坦凝聚,把玻色子冷却至几乎绝对零度。现在,该室的另外两名研究人员用相似的办法冷却了费米子。DeborahS.Jim和BrlanDehareo在激光冷却和磁阱实验中把40K的费米子气体冷却至低于300nK。经证明,费米子比类似的玻色子更难得到这种寒冷的量子态。为得到玻色-爱因斯坦凝聚,他们用激光光束来俘获原子。这些原子陷入磁场,因蒸发冷却进一步降温。当高能原子离开陷阱时,剩余原子的能量由于碰撞而重新分配,导致冷却。要得到费米简并更加困难,因为同样状态下的费米…     

玻色-爱因斯坦凝聚中的新转机

1引言在1995年首次在极低密度汽体中实现玻色-爱因斯坦凝聚(BEC),使原子处于与激光对等的地位。就在高强度相干光源为科学研究开辟了很多新领域的时候,玻色-爱因斯坦凝聚也开辟了相干原子物理的很多类似领域。非线性光学研究针对媒质中的光场与光场本身经过中介力(源于媒质中的原子)发生作用。特别在当激光推动非线性光学发展的时     

玻色-爱因斯坦凝聚原子与Schr(o)dinger猫态相互作用系统中的压缩特性

利用全量子理论,研究了玻色-爱因斯坦凝聚原子与Schrodinger猫态相互作用系统中,光场和原子激光的压缩特性.结果表明;在系统中,偶相干态、奇相态分别与玻色-爱因斯坦凝聚原子相互作用,偶相干态、奇相态光场和原子激光均不呈现压缩效应.而Yurke-Stoler相干态光场和原子激光呈现压缩效应.在强场(|α|=1)情况下,三种不同光场的两种压缩现象均不产生.光场和原子激光的压缩特性主要受初始光强和耦合常数的影响.     

玻色-爱因斯坦凝聚原子与Schr?dinger猫态相互作用系统中的压缩特性

利用全量子理论,研究了玻色-爱因斯坦凝聚原子与Schr?dinger猫态相互作用系统中, 光场和原子激光的压缩特性。 结果表明: 在系统中,偶相干态、奇相态分别与玻色-爱因斯坦凝聚原子相互作用,偶相干态、奇相态光场和原子激光均不呈现压缩效应。 而Yurke-Stoler相干态光场和原子激光呈现压缩效应。 在强场 (|a|=1)情况下,三种不同光场的两种压缩现象均不产生。 光场和原子激光的压缩特性主要受初始光强和耦合常数的影响。     

中性原子的磁囚禁技术及其最新发展与应用

本文就近二十年来国际上用于三维限制中性原子运动的磁囚禁原理、方案、特点及其最新发展进行了系统介绍与综述。根据构成磁阱的装置大小、磁场特征以及产生磁场方式的不同，可以将囚禁原子的各种磁阱分为宏观静磁囚禁、微观静磁囚禁和微波或交流磁囚禁三大类。最后，文章简单介绍了中性原子磁囚禁技术在玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)和原子芯片中的最新应用。     

中性原子的磁导引及其应用

本文综述了采用载流导线或永久磁管等实现中性原子磁导引的原理、方法及其最新进展,并简单介绍了原子磁导引技术在原子光学和玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）实验以及各种原子光学器件研制等方面的应用.     

玻色-爱因斯坦凝聚实验中光学系统和控制系统的研究

设计了适用于玻色-爱因斯坦凝聚实验的光学系统和控制系统.在光学系统中,采用三次微分稳频的技术将半导体激光的频率锁定在87Rb原子的饱和吸收谱线上.冷却光频率和光强的控制通过声光调制器实现.讨论了激光频率的稳定性对于玻色-爱因斯坦凝聚实验中冷原子温度的影响;制作并改进了基于锁相环技术声光调制器的射频驱动源,使所有输入声光调制器射频场的相位来自同一个参考源,从而避免了经过移频后激光频率和相位的随机抖动对原子产生的加热.在控制系统中采用LabVIEW作为时序控制平台,综合了磁光阱和运动光学粘团中的冷却激光频率和光强的控制,上下两个磁光阱装载原子的过程,87Rb原子从磁光阱过渡到静磁阱的过程,静磁阱的电流快速开关控制,蒸发冷却过程中扫描射频场的频率和时间控制,以及CCD成像系统的控制.着重讨论在蒸发冷却过程中87Rb原子的统计状态随着扫描射频场的改变而发生的变化.(OA2)     

利用V型三能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体与双模压缩光场相互作用制备双模原子激光

研究了Ⅴ型三能级原子的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)与双模压缩相干态光场相互作用系统的量子动力学行为，分析了利用Ⅴ型三能级原子BEC与双模压缩相干态光场相互作用制备双模原子激光的可能性。结果表明：在光场作用下，Ⅴ型三能级原子BEC中被激发到非俘获态的原子，仍保持其相干态的特性，从而在理论上证明了利用Ⅴ型三能级原子BEC与双模压缩相干态光场相互作用可以产生双模原子激光。     

玻色—爱因斯坦凝聚物中的孤子

弱相互作用气体中玻色 -爱因斯坦凝聚( BEC)的最新观测已打开相干物质波光学领域的大门。当许多服从玻色统计的粒子占有单个量子态时便发生 BEC。这种在原子阱中基态的相干占据类似单模激光腔中的许多光子。然而 ,原子间的弱 (但不能忽略的 )相互作用改变了占据模的结构 ,并在系统中引入非线性。在用平均场近似处理多原子态时 ,非线性项出现在凝聚波函数的运动方程中。形成的非线性薛定谔方程形式上类似于描写光在非线性媒质中传播的方程。因为超冷气体最终在纳米技术 -精密计量和量子计算中会得到应用 ,理解这些系统所显示的非线性现象…     

在原子阱内外玻色凝聚物都相干

最近WolfgangKetterle及其同事在麻省理工学院演示了“原子激光器”，对这件事的报导使物理界人士为之兴奋，自然也吸引了大众媒体的关注。激光的基本特征之一是其相干性，该组提供的证据是惊人的：两团玻色一爱因斯坦凝聚物在从同一陷欧中的捕获态释放出后发生膨胀和重叠，形成高锐度干涉条纹。这种条纹使人联想到双缝相干光波的干涉（见图1）。恐怕不会有人对上述玻色一爱因斯坦凝聚物相干性的证明感到意外。说到底，它是处于量子力学基态的一群原子，可用单一的宏观波函数来描写。但若无实验验证，某些理论研究者会提出以下疑问：谁能确…     

双阱势中玻色-爱因斯坦凝聚原子

本文讨论了对称双阱势中玻色-爱因斯坦凝聚原子几个性质,其中包括隧道效应、原子的干涉及与驻波光场相互作用的动力学等等。结果表明,在这样的双阱势中,尽管隧道效应存在,凝聚在两个阱中的平均原子数依然相等,这保证了原子干涉的可见度。而凝聚原子的干涉条纹与两阱中原子波包的动量差与动量和密切相关。此外,隧道效应的存在对驻波激光场与凝聚原子构成的体系的态函数和能谱等一些动力学性质都有明显影响。     

半导体激光抽运Dy:YAG实现黄光激光输出

正黄光波段的激光器在激光表演、激光钠导星、玻色爱因斯坦凝聚、激光化学、原子冷却与捕获、激光生物效应、激光医学等方面都具有重要的应用。尤其在眼科诊断和治疗方面,相比其他波长的激光,577±5nm波段的黄色激光为眼科光凝疗法最佳光谱选择区域。近年来,黄光激光器已成为激光领域的研究热点,科研人员一直不断探索实现黄光激光的方法及其相关技术的应用,其中新型激光介质的开发成为一个重要途径。2016年6月,本课题组通过半导体激光抽运Dy∶YAG增益介质的方法,采用Dy∶YAG单晶(中科院     

原子幽禁和冷却在斯德哥尔摩受到热烈欢迎

1997年12月，朱隶文（StevenChu）、ClaudeCohen－Tannoudji和WillianPhillps到斯德哥尔摩接受1997年度诺贝尔物理学奖。“由于发展了用激光冷却和幽禁原子的方法”，瑞典皇家科学院选中他们三人。由于这些方法，中性原子速度现在已降低至每秒几厘米，对于氦原子，其温度为几百纳度。为使原子运动变得这么漫，这些研究者突破了不只一个而是两个原来认为限制原子所能冷却到的温度的障碍。富有成果的原子一光子相互作用研究的回报在许多有希望的应用中已很明显——原子钟、加速度计、原子干涉仪以及长期追求的目标：中性原子的玻色一爱因斯…