激光技術(shù)的進步使得精確測量和調(diào)控原子分子系統(tǒng)成為現(xiàn)實,進而推動超冷原子物理實驗迅速發(fā)展為量子模擬的理想研究平臺。鋰原子是超冷原子實驗重要的研究對象,其質(zhì)量較輕,結(jié)構(gòu)簡單,同時擁有費米子和玻色子兩種穩(wěn)定同位素,又方便Feshbach共振調(diào)控。在超冷鋰原子實驗中,通常需要瓦量級的671nm激光實現(xiàn)原子的冷卻與囚禁。進一步地提升671nm激光功率,還可以有效降低亞多普勒冷卻溫度、實現(xiàn)高效蒸發(fā)冷卻,大大提高6Li費米簡并氣體的原子數(shù);此外,還可以搭配1342nm激光形成超晶格光場,實現(xiàn)基于超晶格量子氣體的量子模擬實驗平臺。本論文基于超冷原子相關(guān)實驗對于大功率671nm激光器的迫切需求,開展了大功率連續(xù)單頻可調(diào)諧671nm激光系統(tǒng)的研究。論文以全固態(tài)激光結(jié)合外腔倍頻方案為技術(shù)路線,對限制激光系統(tǒng)輸出功率提升的晶體熱效應(yīng)、高功率倍頻等主要難點和關(guān)鍵技術(shù)進行了深入和系統(tǒng)的研究,實現(xiàn)了可用于超冷原子實驗的高功率連續(xù)輸出、單頻可調(diào)諧、窄線寬的1342nm激光器和671nm激光器,并具有良好的穩(wěn)定性,可以為基于鋰原子的超冷原子物理基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用提供重要的技術(shù)保障。具體的,本論文的研究工作包含以下三個主... 

【文章來源】：中國科學技術(shù)大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：153 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?６Ｌｉ和７Ｌｉ主要的原子能級圖丨２０｜??

光晶格中超冷原子氣體的廣泛應(yīng)用在前文己經(jīng)描述，特別地，使用１：２波長比??例的兩種激光可以形成更復(fù)雜的晶格體系，可稱其為光學超晶格（Ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ）。??超晶格使用兩種波長１：２比例激光的疊加，如圖１．２，?一束長波長紅失諧，一束短??波長藍失諧，可以產(chǎn)生比單一晶格更為復(fù)雜多樣的周期性光勢阱，對超冷原子產(chǎn)??生更復(fù)雜的量子力學行為，因此可以更深入和廣泛地進行量子模擬和量子計算??等研宄。目前在使用７６７ｎｍ和１５３４ｎｍ激光產(chǎn)生的超晶格中，我們團隊己經(jīng)成功??Ｒｅｔｒｏ－Ｍｉｒｒｏｒ?Ａｔｏｍｉｃ?Ｃｌｏｕｄ?Ｄｉｃｌｉｒｏｉｃ－Ｍｉｎｒｏｒ??｜ｖ？Ａ．八？￣ｗｖｖｗｗｗ?＝ｃ??｜ｙｙｙｖｗｖｗｗｗｗｗｗｗｖ?ｓ—??ａ．２－ｐｈａｓｃ?Ｄ－ｐｈａｓｃ??圖１．２超晶格的形成與疊加的勢講示意圖［３４］??實現(xiàn)了兩體自旋糾纏態(tài)［３５］，觀察到了四體Ｒｉｎｇ－Ｅｘｃｈａｎｇｅ效應(yīng)［３６］，并繼續(xù)開??展超晶格中多體糾纏行為研究［３４，?３７］。??然而晶格激光對于激光功率要求比較高，１５３４ｎｍ波長及倍頻產(chǎn)生的７６７ｎｍ??波長十分特別，成熟商業(yè)產(chǎn)品的功率不高。所以人們使用５３２ｎｍ和１０６４ｎｍ更為??成熟的激光波段來實現(xiàn)超晶格［３８］。如已經(jīng)實現(xiàn)用５３２ｎｍ和１０６４ｎｍ制備二維的??ｋａｇｏｍｅ晶格

冷原子物理中用的商業(yè)半導(dǎo)體激光器，就要提到Ｔｏｐｔｉｃａ公司，其幾乎是目前在??冷原子相關(guān)實驗室應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體激光器廠商，其產(chǎn)品線基本能覆蓋從??１９０ｎｍ深紫外激光到Ｏ．ｌＴＨｚ太赫茲波長。圖１．４展示了其激光器在我們關(guān)心區(qū)域??能覆蓋的波長，左圖是ＥＣＤＬ式激光器，ＥＣＤＬ產(chǎn)生６７１ｎｍ激光最多可以到幾??十毫瓦。ＥＣＤＬ激光器想實現(xiàn)高功率激光是十分困難的，一般商用單臺激光器的??功率只能在幾十毫瓦水平，這和內(nèi)部的二極管芯片有關(guān)，這個波段的激光二極管??發(fā)展較晚，使用波長在６５０？６６０ｎｍ可以到達百毫瓦量級，但要到移頻到６７１ｎｍ，??則需要升溫達７０°Ｃ以上［４９］。??所以半導(dǎo)體激光器想要實現(xiàn)大功率就必須對ＥＣＤＬ出射的光進行再放大。錐??形放大器（ＴＡ）常用于提升來自單模二極管的功率，它們的單片設(shè)計中具有錐形??結(jié)構(gòu)的單模脊形波導(dǎo)，可用以空間模式過濾，保持相同于種子光的良好的光束??質(zhì)量，可以繼承了種子源的所有屬性。圖１．４中右圖是經(jīng)過ＴＡ模塊放大之后的功??率

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于自外差激光線寬測量方法改進的理論與實驗研究[D]. 陳玖朋.中國科學院研究生院(國家授時中心) 2016



本文編號：3411788