利用光缔合及Feshbach共振制备超冷分子的理论研究

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超冷分子的制备与应用是原子分子与光物理领域的热点研究课题,光缔合是制备超冷分子的一种常用技术。本文主要使用映射傅里叶网格方法与切比雪夫多项式演化方法,研究超冷原子光缔合、Feshbach共振以及制备超冷分子过程。研究工作包含三部分内容:研究了利用纯三阶相位脉冲控制85Rb原子热平均光缔合动力学;研究了利用磁诱导Feshbach共振优化光缔合制备深束缚CsYb基态分子;提出了利用激光辅助自诱导Feshbach共振制备基振转态CsYb分子的全光学控制方案。主要内容概括如下:(1)热平均光缔合的初始态是基电子态的一系列平动态,其中态密度由玻尔兹曼分布权重给出。在超低温度下,热平均效应导致光缔合几率降低。通过与高斯型脉冲比较,我们发现纯三阶相位脉冲可以减小热平均效应对光缔合几率的影响。高斯型脉冲对高权重区域初始态的布居转移有明显的抑制作用,但纯三阶相位脉冲则不存在这种抑制作用。纯三阶相位脉冲可以诱导激发电子态的共振振动态产生布居汇聚效应,非共振振动态产生布居累积效应,因此采用纯三阶脉冲控制的光缔合几率明显高于采用高斯型脉冲控制的光缔合几率。(2)研究了利用磁诱导Feshbach共振优化光缔合方法制备处于基电子态基振动态CsYb分子的动力学过程。在理论计算中,考虑了塞曼耦合势与随核间距变化的超精细耦合势,找到了Cs-Yb体系的三个s波磁诱导Feshbach共振。在共振位置附近,碰撞原子对的短程概率密度明显增大,有利于提高制备深束缚态分子的光缔合几率。闭通道组分的光缔合速率系数远大于开通道组分的光缔合速率系数。我们比较了三种两束激光控制方案与一种四束激光控制方案。在对激光脉冲的强度与失谐进行优化后,采用四束激光控制方案得到的基电子态基振动态|φv"=0>的布居大于采用两束激光控制方案的结果,达到10-1量级。(3)提出了利用激光辅助自诱导Feshbach共振制备基振转态超冷CsYb分子的全光学控制方案。原子对被束缚在三维光晶格的谐振阱中,占据光阱中最低的|n=0>束缚态。通过激光与永久偶极矩相互作用,基电子态上共振通道|j=1/2,lg=0,J=1/2,MJ,P=+1,vgFB>与光阱通道|j’=1/2,l’g=1,J’,M’J,P’=-1,n=0.间发生激光辅助自诱导Feshbach共振。使用线性调频脉冲可以实现光阱通道的原子对向共振通道Feshbach分子的绝热转变。进一步采用pump-dump技术可以制备处于基振转态|vg=0,lg=0>的超冷分子,布居转移概率达到16%。采用受激拉曼绝热通道技术可以实现Feshbach分子向基振转态|jf=1/2,lg=0,Jf=1/2,MJf=1/2,vg=0.通道CsYb分子的绝热转变,布居转移概率达到99%。
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