物质波放大器—原子光学的新进展

192 9年德布罗意因发现粒子的波动性而荣获诺贝尔奖金。他指出各种粒子均具有相关的波长λ=h/ p,h为普朗克常数 ,p为粒子的动量。物质波动性的必然结果是存在物质波光场。这一论断首先为电子、其后为中子、最近又为原子和分子所证实。然而 ,对原子所作的早期研究 ,因在产生高流量的单能原子束上遇到困难而受到严重阻碍。这一困难因激光的问世而有所减轻 ,激光使人们更加了解光对原子运动的影响 ,并导致激光冷却技术的出现。原子光学现已成为原子物理、分子物理和光物理的重要分支 ,同时 ,很多被动型原子光学元件包括反射镜、透镜、光栅、干…     

原子的激光冷却

原子的激光冷却近年来，物理学家终于用激光束形成的“光学粘团”方法捕获和固定小原子云。原子能够在粘团中活动的速度很小（每秒几厘米），对应的温度约为绝对温度的百万分之一。冷原子的获得不仅是技术上的一大功绩，而且深化了对原子和光相互作用的认识以及尚未预见的...     

原子物质波的聚焦及其原子透镜

介绍了原子物质波聚焦的基本原理，即原子透镜的工作原理，对几种类型的原子透镜及其对原子物质聚焦的优劣性进行了分析，描述了原子透镜在原子光学中的应用。     

原子物质波干涉

由于原子物质波干涉仪在基础研究和实际应用上都具有十分诱人的前景,因而近两年来吸引了科学家们很大注意,出现了一个原子物质波干涉研究的新趋势。本文叙述了原子物质波干涉的原理、用途和最新研究结果。     

激光分裂原子

激光已变得无处不在 ,可用于从条形码读出器到 CD唱机等每样东西。谁曾想到激光能用来劈裂原子 ?几位科学家在十几年前曾提出这样做。但要在实验室内实现它必须等待新技术的成熟 ,这促使美国劳伦斯·里弗莫尔国家实验室和英国卢瑟福·阿普尔顿实验室建造世界最强大的激光器。现在两个独立的研究组已用这些激光器分裂铀原子。该工作是发现物质与光的最高电磁场强度相互作用时会发生什么现象的竞争中的最新里程碑。在上世纪 ,人工光源的峰值功率已呈指数增加 ,从千瓦 ( 1 0 3W)增加到拍瓦 ( 1 0 1 5W)。相当于每 1 0年增加 1 0倍 (图 1 ) ,…     

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。     

基片衍射时原子速率对激光汇聚铬原子沉积的影响

为了研究基片衍射对激光汇聚原子沉积的影响,基于标量光学衍射理论,采用数值计算对比分析了基片衍射与否两种情况下,铬原子波包几率密度分布(表征了沉积条纹)特征值随原子波包速率的变化。结果表明,当原子波包横向速率保持不变、而纵向最可几速率在考察范围内变化时,基片衍射会使波包几率分布的最大值平均约有14.9%的增加量,而半峰全宽平均约有14.3%的减小量;当原子波包纵向最可几速率保持不变、而横向速率在考察范围内变化时,基片衍射会使波包几率密度分布的最大值平均约有14.5%的增加量,而半峰全宽平均约有16.9%的减小量。该研究成果为实验提供了有益的理论指导。     

单光子激光中的原子合作效应

本文采用Huang和Mandel推导的激光场约化密度矩阵主方程和P表示分布函数研究原子相互作用在单光子激光光子统计和线宽两方面的合作效应.除得到在光子统计方面与Zubairy一致的结论外,还获得在激光线宽方面原子相互作用参数没有明显贡献的结论.     

用于里德堡原子激发的激光系统实现

里德堡原子具有较大的电偶极矩,可以作为一种对微波场强具有高灵敏度的传感器。制备铯里德堡原子需要852 nm和509 nm单频窄线宽可调谐激光系统,目前的509 nm激光系统多为实验室用样机,稳定性和实用性较差。本文提出了一种结构稳定的猫眼式激光系统,该系统可实现200 m W,1018 nm和50 m W,852 nm单频激光输出,采用电流、压电调节方式实现激光波长调谐和频率锁定;将1018 nm激光作为种子源,激光经过窄线宽掺镱光纤放大器后将功率放大至5 W,之后进入光纤耦合式单通掺氧化镁周期极化铌酸锂(Mg O∶PPLN)晶体进行倍频,实现了大于470 m W的509 nm激光输出。基于此激光系统实现了n=67的里德堡原子制备,得到了线宽约为5 MHz的D态电磁诱导透明光谱,为后续构建量子微波场强测量装置提供了核心单元。     

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．     

原子激光的相位研究

1995年, 捕获原子玻色-爱因斯坦凝聚体的实现,为原子激光提供了物质波源.1999年,德国的Munich 小组和美国国家标准计量局将阱中原子相干地耦合输出,就形成原子激光.但是,由于原子不能产生和淹没,它只能从一种激化模转移到另一种激化模,所以,这样的原子激光持续很短,而要实现长时间的连续原子激光就要不断补充处于确定量子态的原子数.补充进去的原子和阱中的原子如何得到相位的统一,这就需要进一步认识凝聚体和原子激光的相位.一个凝聚体应该具有确定的相位,不同的凝聚体会具有不同的相位.为此,我们首先用量子相位算符计算了凝聚体相位的具体表达式,发现凝聚体的相位与时间有关,由初始相位、非相互作用能和粒子数决定.另一方面,对于具有耦合输出和输入的平均场理论描述的原子激光,我们也得到类似的结果.在Thomas-Fermi 近似下,上述结果就可以表述为,对于一定的原子数,原子阱基本上决定了凝聚体的相位,它相当于光激光中谐振腔的作用.从同一个阱中输出的原子是关联的,而从不同阱中输出的原子,其相干性就无法保证.(OA18)     

高功率激光作用于汞原子产生三阶谐波

本文讨论了在金属蒸气中的光学三阶谐波的产生，首次在实验中使用波长为１．０６２５μｍ的高功率激光作用于汞（Ｈｇ）蒸气获得了三阶谐波（３５４．２ｎｍ）谱线。     

冷原子紧密凝聚迈向原子光学

英国苏赛克斯大学的研究人员正对中性原子进行密集队形训练 ,同时使原子保持冷却 ,并按照指令行动 ,像电子和光子一样。其最终目的一般是集成原子光学 ,其中沿很好确定路径的受控中性原子流及其间的相互作用有可能形成一种新技术 (见图 1)的基础。图 1　以 1 0 ms间隔拍摄的序列图像显示在从陷阱释放 30 ms后掉落在一导向装置入口处的冷原子云。当它们进入硅光纤时原子消失 ,而 80 ms后当它们从底部的磁场反射又重新出现。2 5 mm长的硅管导向装置的像叠加到原子云图上　　收稿日期 :2 0 0 1— 0 5— 16　　据该校光学和原子物理中心教授 Ed…     

激光脉冲在热原子气体中的群速度大幅度降低

在热＾８７Ｒｂ原子气体中（≈３６０Ｋ）,Ｍｉｃｈａｅｌ Ｍ．Ｋａｓｈ,Ｍａｒｌａｎ Ｏ．Ｓｃｕｌｌｙ等人观测到激光脉冲的群速度降至９０ｍ／ｓ以及时间延尺量超过０．２６ｍｓ。