單原子在量子寄存器、單光子源等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用,單原子的內(nèi)部自由度可以提供量子信息處理過(guò)程中的量子比特,此外,單原子與單光子之間的糾纏也為量子信息處理和量子計(jì)算提供了條件�；诜@在微尺度光鑷中單原子構(gòu)成的單光子源具有可與原子躍遷線匹配、窄帶寬、原子幾乎不與外界光場(chǎng)和電場(chǎng)相互作用等優(yōu)勢(shì)。里德堡原子由于其輻射壽命長(zhǎng)、軌道半徑大、原子間相互作用較強(qiáng)、對(duì)外界電磁場(chǎng)敏感等特點(diǎn),利用單原子光鑷俘獲里德堡原子在量子光學(xué)的基礎(chǔ)研究、精密測(cè)量、量子信息處理等方面具有重要意義。本文以分析用于俘獲單個(gè)基態(tài)原子或里德堡原子的光鑷的特性為目標(biāo),研究了激光強(qiáng)度起伏對(duì)于基態(tài)原子俘獲壽命的影響,光鑷中單原子俘獲壽命的延長(zhǎng),光鑷激光的偏振對(duì)俘獲在光鑷中原子的光頻移的影響,以及用于俘獲里德堡原子的魔術(shù)波長(zhǎng)光學(xué)偶極阱等工作。本論文主要完成的工作如下:（1）磁光阱中單原子的高概率裝載。實(shí)驗(yàn)中先在磁光阱中俘獲一個(gè)原子,然后再將原子轉(zhuǎn)移到光鑷中。為了高概率地將單原子裝載到光鑷中,就需要將單原子高效地裝載到磁光阱中,在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中加入一個(gè)觸發(fā)回路,通過(guò)控制磁光阱四極磁場(chǎng)梯度的變化,來(lái)控制磁光阱的裝載率,使磁光阱中單原子的裝載率從2... 

【文章來(lái)源】：山西大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

磁光阱

第一章、緒論3軸上，原子離磁光阱的中心越遠(yuǎn)，mf=-1的Zeeman態(tài)頻移量越大，且越接近冷卻光的頻率，吸收一個(gè)σ-偏振的光子，并獲得指向磁光阱中心的反沖動(dòng)量的概率越大。原子獲得的反沖動(dòng)量的方向是由量子化軸磁場(chǎng)決定的，光的偏振可以是左旋的，也可以是右旋的，通過(guò)選擇合適的磁場(chǎng)量子化軸方向，可以使光子向阱中心移動(dòng)時(shí)，與特定的原子發(fā)生相互作用，將原子俘獲在磁光阱的中心。圖1.2冷卻光與四極磁場(chǎng)配合俘獲中性原子自由空間中的熱原子的動(dòng)量比單光子要大得多，因此要想在磁光阱中冷卻并俘獲單原子，就要進(jìn)行多次的吸收-自發(fā)輻射過(guò)程。這一過(guò)程要求原子在完成吸收-自發(fā)輻射的過(guò)程后，還能回到初始的原子態(tài)上，因此就要選擇合適的循環(huán)躍遷。如圖1.3所示，對(duì)于銫原子D2線，通常選擇基態(tài)6S1/2,F=4態(tài)和6P3/2,F=5態(tài)的循環(huán)躍遷。圖1.3磁光阱俘獲原子能級(jí)的選擇1.2光鑷1970年Ashkin首次提出了光場(chǎng)的散射力與梯度力的概念[27]，在1986年首次用利用光場(chǎng)的散射力與梯度力俘獲了微尺度粒子[28]，這標(biāo)志著光鑷的誕生，并且Ashkin獲得了2018年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。但Ashkin利用光場(chǎng)的散射力和梯度力俘獲的光學(xué)粘團(tuán)的尺度依舊比較大，在幾十納米~幾微米的尺度上。同年，StevenChu等第一次

第一章、緒論3軸上，原子離磁光阱的中心越遠(yuǎn)，mf=-1的Zeeman態(tài)頻移量越大，且越接近冷卻光的頻率，吸收一個(gè)σ-偏振的光子，并獲得指向磁光阱中心的反沖動(dòng)量的概率越大。原子獲得的反沖動(dòng)量的方向是由量子化軸磁場(chǎng)決定的，光的偏振可以是左旋的，也可以是右旋的，通過(guò)選擇合適的磁場(chǎng)量子化軸方向，可以使光子向阱中心移動(dòng)時(shí)，與特定的原子發(fā)生相互作用，將原子俘獲在磁光阱的中心。圖1.2冷卻光與四極磁場(chǎng)配合俘獲中性原子自由空間中的熱原子的動(dòng)量比單光子要大得多，因此要想在磁光阱中冷卻并俘獲單原子，就要進(jìn)行多次的吸收-自發(fā)輻射過(guò)程。這一過(guò)程要求原子在完成吸收-自發(fā)輻射的過(guò)程后，還能回到初始的原子態(tài)上，因此就要選擇合適的循環(huán)躍遷。如圖1.3所示，對(duì)于銫原子D2線，通常選擇基態(tài)6S1/2,F=4態(tài)和6P3/2,F=5態(tài)的循環(huán)躍遷。圖1.3磁光阱俘獲原子能級(jí)的選擇1.2光鑷1970年Ashkin首次提出了光場(chǎng)的散射力與梯度力的概念[27]，在1986年首次用利用光場(chǎng)的散射力與梯度力俘獲了微尺度粒子[28]，這標(biāo)志著光鑷的誕生，并且Ashkin獲得了2018年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。但Ashkin利用光場(chǎng)的散射力和梯度力俘獲的光學(xué)粘團(tuán)的尺度依舊比較大，在幾十納米~幾微米的尺度上。同年，StevenChu等第一次

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于聲光頻移器反饋控制的397.5 nm紫外激光功率穩(wěn)定研究[J]. 白樂(lè)樂(lè),溫馨,楊煜林,劉金玉,何軍,王軍民.  中國(guó)激光. 2018(10)
[2]基于微型光學(xué)偶極阱中單個(gè)銫原子俘獲與操控的852 nm觸發(fā)式單光子源[J]. 劉貝,靳剛,何軍,王軍民.  物理學(xué)報(bào). 2016(23)
[3]Efficient loading of a single neutral atom into an optical microscopic tweezer[J]. 何軍,劉貝,刁文婷,王杰英,靳剛,王軍民.  Chinese Physics B. 2015(04)

博士論文
[1]基于微尺度光學(xué)偶極阱中單原子操控的852nm單光子源研究[D]. 劉貝.山西大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3312263