多能级系统中MgF分子的双色力减速

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冷分子的实验制备与研究是近几年来原子分子和光物理研究领域中的前沿热点之一,同时也是一个包含物理、化学、量子信息、凝聚态物理和天文物理的跨学科交叉研究领域。激光冷却是获得冷分子的重要实验方法之一,目前利用自发辐射力已经实现了三种化学稳定分子束(SrF,YO,CaF)的减速和冷却以及SrOH分子束的偏折和横向激光冷却。然而,在多普勒冷却中,最大的辐射力受到激发态衰减速率的限制。目前实验上SrF分子磁光阱中的分子数目为2000个,温度为400 uK,分子激光冷却实验的瓶颈是分子的有效减速和装载。为了产生高密度的超冷双原子分子,提高装载到磁光阱(MOT)中的分子数目,受激辐射力为此提供了可观的契机。本文研究了分子系统中的双色力(受激辐射力)性质。相比多普勒冷却,双色力减速不仅不需要庞大的激光系统,而且不需要补偿多普勒频率。本文使用四种不同的能级简化模型估测了 MgF分子A2Ⅱ→X2∑+系统中的双色力大小。第一种是基于二能级系统的统计方法,其中考虑了暗态的作用以及各种跃迁循环的跃迁频率和跃迁电偶极距不同造成的影响。第二种是基于lambda能级类型的模拟方法,这种简化的能级结构更接近真实的能级,因此计算结果更可靠。第三种考虑的能级结构相对比较完整,包含整个A2Ⅱ→X2∑+(0-0)Q12(0.5)/P11(1.5)系统中的磁子能级,考虑了能级之间的相干作用,并使用倾斜的磁场消除暗态。第四种加入了一个高振动态能级,并考虑了 repumping光的作用。多能级系统中双色力的计算依赖于离散的密度矩阵方程,其中考虑了旋转波近似。我们对MgF缓冲气体进行了动力学过程模拟。另外,本文比较了 MgF分子A2Ⅱ→X2E+和B2∑+→X2∑+系统中的双色力大小和动力学模拟结果。而且研究了双色力减速重分子(YbF)的可行性。对于分子和复杂原子的减速和冷却,双色力可能是一种十分有效的工具,并且可以获得多种高密度的超冷双原子分子,提高装载到MOT中的分子数目。
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