本文選題：弱等效原理 + 磁光阱�。� 參考：《中國科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)》2016年博士論文

【摘要】：作為原子序數(shù)最小的堿金屬元素,鋰原子具有質(zhì)量小、反沖速度大的特點(diǎn)。利用鋰原子做干涉儀可以增大環(huán)路面積,有利于對反沖能量和精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)的測量。另外,選擇鋰原子進(jìn)行弱等效原理的檢驗(yàn)也有著廣闊的前景。然而,由于鋰原子特殊的能級結(jié)構(gòu),傳統(tǒng)的亞多普勒方法很難在鋰原子上面奏效,這也是影響鋰原子干涉儀發(fā)展最主要的困難。本學(xué)位論文以研制鋰的冷原子干涉儀為目標(biāo),在原子的冷卻與囚禁,亞多普勒冷卻,拉曼躍遷與Rabi振蕩等方面對7Li原子做了相關(guān)的一系列實(shí)驗(yàn)研究,取得的主要?jiǎng)?chuàng)新性研究工作有以下幾個(gè)方面：(1)原子源的獲取：實(shí)現(xiàn)了塞曼減速器的安裝調(diào)試,成功將原子從700 m/s預(yù)減速到70 m/s；之后與磁光阱結(jié)合起來,獲得了鋰原子的磁光阱信號；并在此基礎(chǔ)上對原子數(shù)(1.2x109)以及原子團(tuán)溫度進(jìn)行了測量,利用壓縮磁光阱將原子溫度進(jìn)一步降低到220±30μK。(2)嘗試使用了兩種新的亞多普勒冷卻方案：西西弗斯冷卻(Sisyphus cooling)和灰色黏膠冷卻(Gray molasses cooling)。其中利用西西弗斯冷卻方案成功完成了鋰原子的一維亞多普勒冷卻；利用灰色黏膠冷卻方案完成了對一維灰色黏膠的抓捕。(3)進(jìn)行了初步的鋰原子干涉儀的探索：利用單光子失諧為1.6 GHz的拉曼光實(shí)現(xiàn)了同向受激拉曼躍遷,得到了拉曼共振峰,共振峰的中心位置在803.518 MHz,半高寬為16.6 kHz；在此基礎(chǔ)上對脈沖時(shí)間進(jìn)行掃描,得到了Rabi振蕩曲線,從而獲得了明確的π光時(shí)間。(4)針對實(shí)驗(yàn)中的需求,設(shè)計(jì)了一種可同時(shí)輸出多種不同偏振態(tài)激光的擴(kuò)束鏡系統(tǒng),在實(shí)驗(yàn)中起到了重要作用。(5)為了滿足實(shí)驗(yàn)中對拉曼光穩(wěn)頻的需要,詳細(xì)研究了鋰原子的調(diào)制轉(zhuǎn)移譜,并成功完成了拉曼光的鎖定。
[Abstract]:As the element of alkali metal with the smallest atomic number, lithium atom has the characteristics of small mass and high recoil speed. The area of the loop can be increased by using lithium atom as interferometer, which is beneficial to the measurement of recoil energy and fine structure constant. In addition, the selection of lithium atoms to test the principle of weak equivalence also has a broad prospect. However, because of the special energy level structure of lithium atom, the traditional sub-Doppler method is difficult to work on lithium atom, which is also the main difficulty to affect the development of lithium atom interferometer. In this dissertation, a series of experimental studies have been carried out on 7Li atoms in the aspects of atomic cooling and trapping, sub-Doppler cooling, Raman transition and Rabi oscillation, aiming at the development of a cold atom interferometer for lithium. The main innovative work achieved was the acquisition of atomic sources in the following aspects: the installation and commissioning of the Zeeman Reducer, the successful pre-deceleration of the atom from 700 m / s to 70 m / s, and the subsequent integration with the magneto-optic trap. The magneto-optic trap signal of lithium atom is obtained, and the atomic number (1.2x109) and the temperature of the atom cluster are measured. Two new subDoppler cooling schemes, Sisyphus cooling (Sisyphus cooling) and grey viscose cooling (Gray molasses cooling), were used to further reduce the atomic temperature to 220 鹵30 渭 K. Among them, the Sisyphus cooling scheme was used to successfully complete the I-V doppler cooling of lithium atoms. The primary lithium atom interferometer has been explored by using the grey viscose cooling scheme. The one-photon detuned Raman light of 1.6 GHz has been used to realize the codirectional stimulated Raman transition, and the Raman resonance peak has been obtained. The central position of the resonance peak is 803.518 MHz and the width of the half peak is 16.6 kHz. On this basis, the pulse time is scanned, and the Rabi oscillation curve is obtained, thus obtaining a definite 蟺 light time. A beam expander system is designed, which can output different kinds of polarized laser simultaneously. It plays an important role in the experiment. In order to meet the need of Raman optical frequency stabilization in the experiment, the modulation and transfer spectra of lithium atom are studied in detail. And successfully completed the locking of Raman light.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O562

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本文編號：2045401