冷原子束系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時(shí)間:2020-12-07 00:14
在原子干涉儀、原子陀螺儀等精密測(cè)量的領(lǐng)域中,最基本也是最重要的一步就獲得冷原子,而當(dāng)實(shí)驗(yàn)需要連續(xù)和高重復(fù)性的測(cè)量時(shí),對(duì)于冷原子的裝載就會(huì)要求有更快的速率。為了能更快的裝載冷原子,就需要一束高通量、低速的冷原子束。本論文搭建了基于二維磁光阱來制備冷原子束的系統(tǒng)以滿足冷原子實(shí)驗(yàn)中的要求。本論文主要介紹了通過搭建二維磁光阱系統(tǒng)來制備原子束實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵技術(shù)。通過四個(gè)獨(dú)立可控制的磁場(chǎng)線圈調(diào)節(jié)電流來控制原子團(tuán)的位置,使之對(duì)準(zhǔn)出射小孔。在冷卻光為55mw、紅失諧20MHz,推送光2.5mw、紅失諧30MHz的條件下,制備得到原子束。同時(shí)在探測(cè)區(qū)域搭建3D-MOT,使用每束光功率為10mw的3D-MOT來捕獲推送過來的原子,為了避免推送光對(duì)3D-MOT的影響,實(shí)驗(yàn)中將3D-MOT的中心抬高了 3mm左右,最終得到裝載率為2.84×109 atoms/s的87Rb冷原子束。
【文章來源】:浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:50 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1啁啾冷卻實(shí)驗(yàn)裝置示意圖??
Z?A?B?A?B?A?B??圖1.3塞曼減速裝置示意圖??1.2.3磁光阱??以上兩個(gè)方法都是從補(bǔ)償多普勒頻移出發(fā)來進(jìn)行原子束減速的,有著共同的缺點(diǎn):由于??原子束從束源得到,碓直性比較差,而這些方案也無法很好的解決這個(gè)問題,因此所得到的??原子束會(huì)有比較嚴(yán)重的橫向擴(kuò)散的問題,當(dāng)原子束被送到3D-MOT的時(shí)候,會(huì)造成原子的??浪費(fèi),也會(huì)影響原子的裝載效率。特別的,塞曼冷卻實(shí)驗(yàn)方案中的塞曼冷卻器由于有大量的??磁場(chǎng)線圏,因此其產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)于實(shí)驗(yàn)的其他系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。為了避免這些缺點(diǎn),??4??
H??z??圖1.2塞曼減速器裝置示意圖及磁場(chǎng)分布??1982年W.D.Phillips首先使用這種裝置對(duì)原子束進(jìn)行激光冷卻,他們?cè)诰嚯x納原子熱??爐出口距離50cm的地方放置塞曼減速器,長(zhǎng)度為60cm。并入射直徑為5mm功率為30mW??的冷卻光用來減速,將原子束速度減到原來速度的60%,相當(dāng)于吸收了?15000個(gè)光子,并??預(yù)測(cè)如果加大螺線管的長(zhǎng)度和螺線管內(nèi)磁場(chǎng)梯度,可以在橫向加熱現(xiàn)象出現(xiàn)之前將原子速度??降低到原來的10%[21]。隨后W.D.?Phillips將實(shí)驗(yàn)改良之后,更是將原子束速度減到零,速??度分布半高全寬(FWHM)只有75//?/s,相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)溫度為100mK[22】。??Swept?Analyzing??Atomic?Beam?S。丨efd?Laser?Beam??x^、j?tenn__Decelerating?Loser?Beam??〇VEN二?|?raar-F^=3?J<.、;。Pper??V?|Sianal?T;i"erU|?Recorder??'^?Field?Profile?^ ̄ ̄?B0XCAR?' ̄—???irk??/???????Chopped)??Bbf?J ̄1?|?I?I?I?L〇ser?\?Timing??、_?—JUUUULi^J??Z?A?B?A?B?A?B??圖1.3塞曼減速裝置示意圖??1.2.3磁光阱??以上兩個(gè)方法都是從補(bǔ)償多普勒頻移出發(fā)來進(jìn)行原子束減速的,有著共同的缺點(diǎn):由于??原子束從束源得到
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]冷原子干涉儀中二維磁光阱線圈的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 樊鵬格,吳易明,賈森,王先華. 紅外與激光工程. 2016(06)
[2]Intense source of cold cesium atoms based on a two-dimensional magneto–optical trap with independent axial cooling and pushing[J]. 黃家強(qiáng),顏學(xué)術(shù),吳晨菲,張建偉,王力軍. Chinese Physics B. 2016(06)
[3]應(yīng)用于銫原子噴泉鐘的二維磁光阱研制[J]. 吳長(zhǎng)江,阮軍,陳江,張輝,張首剛. 物理學(xué)報(bào). 2013(06)
[4]冷原子束在線檢測(cè)系統(tǒng)[J]. 王曉佳,馮焱穎,薛洪波. 中國(guó)激光. 2012(05)
本文編號(hào):2902257
【文章來源】:浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:50 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1啁啾冷卻實(shí)驗(yàn)裝置示意圖??
Z?A?B?A?B?A?B??圖1.3塞曼減速裝置示意圖??1.2.3磁光阱??以上兩個(gè)方法都是從補(bǔ)償多普勒頻移出發(fā)來進(jìn)行原子束減速的,有著共同的缺點(diǎn):由于??原子束從束源得到,碓直性比較差,而這些方案也無法很好的解決這個(gè)問題,因此所得到的??原子束會(huì)有比較嚴(yán)重的橫向擴(kuò)散的問題,當(dāng)原子束被送到3D-MOT的時(shí)候,會(huì)造成原子的??浪費(fèi),也會(huì)影響原子的裝載效率。特別的,塞曼冷卻實(shí)驗(yàn)方案中的塞曼冷卻器由于有大量的??磁場(chǎng)線圏,因此其產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)于實(shí)驗(yàn)的其他系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。為了避免這些缺點(diǎn),??4??
H??z??圖1.2塞曼減速器裝置示意圖及磁場(chǎng)分布??1982年W.D.Phillips首先使用這種裝置對(duì)原子束進(jìn)行激光冷卻,他們?cè)诰嚯x納原子熱??爐出口距離50cm的地方放置塞曼減速器,長(zhǎng)度為60cm。并入射直徑為5mm功率為30mW??的冷卻光用來減速,將原子束速度減到原來速度的60%,相當(dāng)于吸收了?15000個(gè)光子,并??預(yù)測(cè)如果加大螺線管的長(zhǎng)度和螺線管內(nèi)磁場(chǎng)梯度,可以在橫向加熱現(xiàn)象出現(xiàn)之前將原子速度??降低到原來的10%[21]。隨后W.D.?Phillips將實(shí)驗(yàn)改良之后,更是將原子束速度減到零,速??度分布半高全寬(FWHM)只有75//?/s,相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)溫度為100mK[22】。??Swept?Analyzing??Atomic?Beam?S。丨efd?Laser?Beam??x^、j?tenn__Decelerating?Loser?Beam??〇VEN二?|?raar-F^=3?J<.、;。Pper??V?|Sianal?T;i"erU|?Recorder??'^?Field?Profile?^ ̄ ̄?B0XCAR?' ̄—???irk??/???????Chopped)??Bbf?J ̄1?|?I?I?I?L〇ser?\?Timing??、_?—JUUUULi^J??Z?A?B?A?B?A?B??圖1.3塞曼減速裝置示意圖??1.2.3磁光阱??以上兩個(gè)方法都是從補(bǔ)償多普勒頻移出發(fā)來進(jìn)行原子束減速的,有著共同的缺點(diǎn):由于??原子束從束源得到
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]冷原子干涉儀中二維磁光阱線圈的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 樊鵬格,吳易明,賈森,王先華. 紅外與激光工程. 2016(06)
[2]Intense source of cold cesium atoms based on a two-dimensional magneto–optical trap with independent axial cooling and pushing[J]. 黃家強(qiáng),顏學(xué)術(shù),吳晨菲,張建偉,王力軍. Chinese Physics B. 2016(06)
[3]應(yīng)用于銫原子噴泉鐘的二維磁光阱研制[J]. 吳長(zhǎng)江,阮軍,陳江,張輝,張首剛. 物理學(xué)報(bào). 2013(06)
[4]冷原子束在線檢測(cè)系統(tǒng)[J]. 王曉佳,馮焱穎,薛洪波. 中國(guó)激光. 2012(05)
本文編號(hào):2902257
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