拉盖尔-高斯光调控超冷原子自旋织构的研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:bashi0000
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近年来,超冷原子气体中基于双光子拉曼过程调控原子内态布居及其与外部运动自由度间相干耦合的研究得到了蓬勃的发展。利用一对同向传播的携带不同轨道角动量的拉盖尔-高斯光驱动超精细磁子能级间的跃迁可以实现轨道角动量从光场向原子的相干转移,并且其中存在着许多新奇的拓扑结构。Bigelow前期利用近共振的拉曼光实现了轨道角动量转移,并在特定的实验条件下观察到了斯格明子等自旋织构,这在凝聚态物理以及高能物理等领域具有广泛应用。但其小组并未详细分析其动态形成过程以及形成条件。本文在此基础上,通过数值计算以及一定的实验工作更加深入的对其形成过程做了一定研究。论文涉及的主要工作内容如下:第一:为实验平台设计并制作了一套光功率稳定系统,光束经过PBS分光后进入AOM移频,利用PD收集光信号后进入PID电路进行反馈调制,输出反馈信号给AOM,通过AOM调节功率。第二:编程计算了方形以及圆形的亥姆霍兹(反亥姆霍兹)构型线圈的磁场强度以及梯度,并利用此指导绕制线圈以及实验平台中控制电流以及线圈匝数层数。第三:利用Q板制造了两束空间上完全重合的涡旋光,并证实其携带确定的角动量,角动量的数值与Q板的q值有关,而后将其作用在原子团上,证实了其角动量向原子团转移的可行性。第四:计算了双光子过程驱动原子超精细结构受激跃迁的动态振荡过程,其中考虑了光强分布以及原子团分布,并且利用原子团空间上振荡频率的差异性来调节振荡时间与光失谐量,理论上在远失谐情况下得到了极化相与铁磁相的斯格明子自旋织构,并进行了一些列实验,得到一定的可以和理论相互验证的结果。在过程中发现了实验光斑与原子团大小可比拟的条件,据此提出了一种标定光斑束腰的办法。这些工作对未来本组实验中自旋-轨道角动量耦合中的绝热过程以及特殊自旋织构的制备以及研究有着现实的意义。
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