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本文介绍了激光诱导蒸发冷却、积分球冷却与速度选择相干布居囚禁产生铷冷原子源的理论与实验研究。
第一章引言部分简单介绍了冷原子的发展历史、现状及其在科学研究上的重要应用。
第二章介绍了激光冷却的发展历史,多普勒及亚多普勒冷却的基本原理,以及激光捕获的基本原理与目前常用的原子势阱。
第三章首先介绍了蒸发冷却的基本原理,然后提出一个在MOT中进行激光诱导蒸发冷却的方案,并对激光诱导蒸发冷却的原理进行分析。随后详细介绍了实验装置,在光学系统部分对笔者所做的采用Zeeman效应与饱和吸收法对激光器稳频的工作进行详细描述。之后介绍了用激光诱导蒸发冷却的方法从磁光阱(MOT)中获得温度低于多普勒冷却极限以下的冷原子的实验。本文将MOT中的冷原子从185μK冷却到55μK,MOT中的原子数目从2×107降低到3×106。并且研究了用于激光诱导蒸发冷却光束的光强与频率失谐对蒸发冷却结果的影响。最后讨论了将空心光束应用于此激光诱导蒸发冷却实验的优点,介绍了我们用多模光纤产生空心光束的实验研究及结果分析。
第四章介绍了积分球冷却所具备的优点以及发展历史,然后介绍了用于激光冷却的积分球的设计与加工部分的工作,在这一部分对积分球的表面辐射率以及Q值等参数对冷却效果的影响进行分析。最后一部分内容是利用我们加工的陶瓷积分球进行激光冷却获得冷原子的实验,以及实验结果与分析。
第五章中介绍了速度选择相干布居囚禁(VSCPT)技术的基本理论,分析了可用VSCPT技术进行冷却的铷原子的基态|F=1,mF=±1>与激发态|F=2,mF=±2>组成的∧系统及基态|F=2,mF=0>与激发态|F=2,mF=±1>组成的IW(inverted W)系统。提出了用VSCPT技术获得低于反冲动量的超冷原子的方法,并且给出了如何从MOT或是Molasses捕获的冷原子团中利用VSCPT技术获得超冷原子的具体步骤。
第六章是对全文的总结,以及未来进一步工作介绍。