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冷原子转移技术在原子物理实验中起着非常重要的作用。本论文对冷原子转移作了全面的研究,并提出一种优化方案;在冷原子被绝热转移的基础上,我们小组实现了强场趋寻态原子的混合阱囚禁。
本论文给出了冷原子转移的理论模型,经过分析得出转移后原子团质心的剩余振幅为转移阱移动速度构型的傅立叶变换。由此,我提出并实验验证了一种冷原子非绝热转移的优化方案:给转移阱的速度构型加上调制。实验上,利用磁四极阱来转移87Rb原子,转移距离为22mm,转移时间200ms。当所加余弦调制周期数n=5,调制深度K=0.55,调制初相位φ=0时,剩余振幅A从1.16mm被降低至0.46mm,同时被转移原子数增多为4.5×106,转移后原子团温度低为190μK。基于磁四极阱,还实现了Tukey非绝热转移与Blackman型绝热转移。在利用Tukey速度构型非绝热转移冷原子时,我们观测到了原子团的分裂。
基于Blackman型绝热转移和调制转移技术,我们小组在实验上首次实现了初始状态为强场趋寻态的冷原子的混合阱囚禁。混合阱由四根平行导线和一个定匝线圈组成。四根导线通入射频电流产生射频场,在二维方向上约束原子;定匝线圈通入静电流,在线圈内部形成磁场极大值,从第三个方向上约束原子。实验上,给四根导线加上频率为10MHz,幅度为1.5A的射频电流,同时给定匝线圈加上0.2A的电流时,在实验上成功囚禁了强场趋寻态原子。