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本报告主要探讨了两类交流势阱的意义、原理和实验前期工作。一类是对磁陷阱的低频调制,用于冷却目的。另一类是高频势阱,用于导引不同状态的原子。把位置选择性参量冷却和轴向非均匀的射频导引构型集成到原子芯片上,有可能产生相干原子束输出,形成原子激射器。具有创新性的主要结果如下:
1、磁陷阱中冷原子的参量冷却。对陷阱势附加一个额外的随时间变化的调制场,此为参量场。各向异性地周期性调制磁陷阱的深度和形状,利用振荡的纵向分量和横向分量的耦合效应以及陷阱势的非简谐特性,通过频率选择性机制搬走高能量原子和原子能量向参量振荡场转移并使其能量降低的两个互相关联的主要途径,把从磁光阱中转移到磁势阱中的冷原子再冷却,实现一种新的冷却原子的方法,我们姑且称为参量冷却。在参量场中,原子不断和参量场交换能量。用经典力学的语言来说,如果参量场与原子运动同相位,则原子从参量场中吸收能量;如果反相位,则原子放出能量给参量场。二者分别相应于量子力学中的受激吸收和受激辐射。对于因受激吸收而加热的原子,既可以采用频率选择性机制搬走,也可以通过调节原子团同芯片表面的接触让其逸出。参量冷却的方案也许能用于费米子冷却,因为该方法也能削弱“泡利阻塞效应”。
2、射频导引和原子激射器。利用原子缀饰态方法,我们讨论一个导引中性原子的射频势阱,其囚禁势起源于超精细子能级间的磁偶极跃迁。和静磁阱只能囚禁87Rb的在mFgF>0态相比,射频阱囚禁的原子态可以通过失谐量调节得以控制。我们首次提出了这样的问题,为什么在现有实现原子激射的实验中,不得不把本应集成在一起的步骤分为两步走呢?如果能够使得阱至少在某一方向是有一定的透射率——就如同激光器的输出端一样,我们就能实现相干原子束的连续和选态输出。这就要求把囚禁、导引输出和蒸发冷却集于一体。我们认为,射频场中的缀饰态对静磁场来说可以充当半反射半透射端镜。因此,加上位置选择性蒸发冷却,用射频阱和静磁阱的结合来输出连续性运转的相干原子束是可能的。