本文關(guān)鍵詞：基于階梯型原子系統(tǒng)的超精細作用常數(shù)精密測量和雙色磁光阱

  更多相關(guān)文章： 超精細作用常數(shù)(超精細結(jié)構(gòu)常數(shù)) 精密測量 原子激發(fā)態(tài)光譜 冷原子 雙色磁光阱

【摘要】：“譜”是為數(shù)不多的貫穿于整個物理學(xué)的重要概念之一,它頻繁地出現(xiàn)在科學(xué)的各個分支�！白V分析”既是一門數(shù)字或理論分析的技術(shù),同時又是一門花樣繁多的實驗技術(shù),包括光譜、質(zhì)譜、能譜等技術(shù)。“光譜學(xué)”是利用光譜研究電磁波與物質(zhì)相互作用的一門學(xué)科。光譜技術(shù)廣泛用于原子能級結(jié)構(gòu)的測量中,氣態(tài)原子之間距離遠,它們之間幾乎沒有相互作用,能級不易受周圍原子影響,是用于原子能級結(jié)構(gòu)測量的理想介質(zhì)。但是,氣室中的原子由于熱運動而使譜線的精細信息淹沒在多普勒背景中,為了消除多普勒背景的影響,人們發(fā)展了多種高分辨光譜。對于能夠與基態(tài)偶極躍遷的激發(fā)態(tài)能級,常用用飽和吸收光譜和偏振光譜等無多普勒光譜技術(shù)；而對于一些與基態(tài)之間的躍遷為偶極禁戒躍遷的激發(fā)態(tài)能級,人們發(fā)展了雙光子光譜和光學(xué)雙共振譜等多種光譜技術(shù)。原子的能級結(jié)構(gòu),能級壽命,原子核與外層電子的相互作用等,都可用高分辨光譜來測量和研究。隨著激光冷卻中性原子這一技術(shù)的誕生和發(fā)展,磁光阱中的冷原子因其速度很小,多普勒效應(yīng)很弱,有利于提高光譜分辨率。磁光阱技術(shù)廣泛應(yīng)用于高分辨率的激光光譜以及超高精度的量子頻標。本文基于階梯型的原子能級統(tǒng),開展了原子激發(fā)態(tài)高分辨光譜和新型的雙色磁光阱方面的研究,創(chuàng)新性的工作主要有以下幾個方面：(1)利用高信噪比、窄線寬的新型雙共振光抽運光譜技術(shù),分別獲得了銣原子激發(fā)態(tài)5P3/2與激發(fā)態(tài)4D5,2和5D5,2之間躍遷的光譜。利用階梯型能級的原子相干效應(yīng),進一步壓窄譜線,以便于將數(shù)MHz到數(shù)十MHz的超精細能級分裂間隔區(qū)分開。(2)發(fā)展了一種消除激光器非線性掃描的頻率標定方法,即借助寬帶的波導(dǎo)型位相電光調(diào)制與光學(xué)FP腔頻譜分析相結(jié)合的方法,通過微調(diào)腔長和調(diào)節(jié)射頻頻率,使得待標定的光譜峰和FP透射峰同步出現(xiàn),從而消除激光器不可避免的非線性掃描所引入的誤差。該方法不需要成本極其昂貴的光學(xué)頻率梳,也不需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜的冷原子系統(tǒng),并可推廣到其它激發(fā)態(tài)、其它原子的測量。最終獲得了同位素87Rb和85Rb的4D5/2和5D5/2態(tài)的超精細結(jié)構(gòu)常數(shù),其中,4D5/2態(tài)超精細結(jié)構(gòu)常數(shù)的測量精度目前為國際最高精度。利用超精細結(jié)構(gòu)常數(shù),首次推算出銣同位素D態(tài)的超精細異常值,并與S態(tài)和P態(tài)的超精細異常值做比較分析。(3)首次基于Cs原子階梯型能級6S1/2-6P3/2-7S1/2,實現(xiàn)852+1470 nm的冷原子雙色磁光阱。研究了兩種光路構(gòu)型：type-Ⅰ,xy平面四束852 nm冷卻光兩兩對射,z方向兩束1470 nm冷卻光對射；type-Ⅱ,xy平面四束852 nm冷卻光兩兩對射,z方向一束852 nm冷卻光與一束1470 nm冷卻光對射。在兩種構(gòu)型下,TCMOT在雙光子正失諧和負失諧區(qū)域均可實現(xiàn)原子俘獲,測量了TCMOT對實驗參數(shù)的依賴關(guān)系。TCMOT可用于冷原子云的無背景熒光探測,激光冷卻特殊原子。我們選取的這一特別的能級系統(tǒng),有直接產(chǎn)生原子存儲波段(852 nm)和光纖通信波段(1470 nm)關(guān)聯(lián)或糾纏光子對的可能,這在量子通信方面有著潛在應(yīng)用價值。本文的研究都是基于階梯型的原子能級系統(tǒng),在超精細能級結(jié)構(gòu)常數(shù)的測量中使用的激光穩(wěn)頻技術(shù)以及測量結(jié)果,將直接用于TCMOT實驗中激光頻率控制系統(tǒng)的搭建,以及探究在TCMOT中利用四波混頻原理直接產(chǎn)生關(guān)聯(lián)光子對的可能性。
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O562

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 韓亞帥;郭善龍;王杰;劉慧豐;何軍;王軍民;;Efficient frequency doubling of a telecom 1560 nm laser in a waveguide and frequency stabilization to Rb D_2 line[J];Chinese Optics Letters;2014年12期

2 劉慧豐;王杰;楊光;楊保東;何軍;王軍民;;銣原子4D_(5/2)態(tài)雙光子偏振光譜及其在1.5μm激光穩(wěn)頻中的應(yīng)用[J];中國激光;2014年07期

3 劉慧豐;王杰;楊保東;溫馨;靳剛;何軍;王軍民;;銫原子6S_(1/2)-6P_(1/2)-8S_(1/2)階梯型系統(tǒng)中的電磁感應(yīng)透明信噪比的提高[J];光學(xué)學(xué)報;2013年10期

4 王杰;高靜;楊保東;張?zhí)觳?王軍民;;銣原子飽和吸收光譜與偏振光譜對780nm半導(dǎo)體激光器穩(wěn)頻的比較[J];中國光學(xué);2011年03期

5 高靜;王杰;楊保東;張?zhí)觳?王軍民;;銣原子雙共振激發(fā)態(tài)光抽運光譜及其在1.5μm半導(dǎo)體激光器穩(wěn)頻中的應(yīng)用[J];量子光學(xué)學(xué)報;2011年01期

6 陳徐宗;;光的量子相干性與光頻率的超精密測量——2005年諾貝爾物理學(xué)獎評述[J];物理;2006年03期

，

本文編號：1266327