1 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Laser Spectroscopy, College of Physics and Electronics Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, Shanxi , China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, Shanxi , China
3 College of Physics and Electronic Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, Shanxi , China
We report the effective slowing and trapping of Cs atoms in an ultrahigh-vacuum apparatus. The heated Cs atoms in an oven are slowed using a Zeeman slower after the oven chamber and then trapped using a magneto-optical trap in a science chamber. Compared to the traditional vacuum pressure of ~10-7 Pa determined by the vapor pressure of Cs atoms in the oven chamber, the designed cold nipple and differential pumping tube are used between the oven and the oven chamber to achieve a lower vacuum pressure of ~3.6×10-9 Pa. This is beneficial for achieving and maintaining an ultrahigh vacuum in the science chamber. We demonstrate the performance of our apparatus through the effective slowing of Cs atoms and an optimal magneto-optical trap.
激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1736001
1 太原理工大学电子信息与光学工程学院，山西 太原 030024
2 太原理工大学物理学院，山西 太原 030024
3 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024
4 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
5 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
6 天津大学光纤传感研究所，天津 300072
7 天津市光纤传感工程中心，天津 300072
基于线性调频（LFM）脉冲的光纤分布式声波传感（DAS）技术采用同时具有连续波形和脉冲波形优势的LFM脉冲作为探测光，利用频移产生附加相位实现光纤应变导致相位补偿的原理进行传感。可实现光纤链路沿线声/振信号的定量波形恢复，具有响应速度快、灵敏度高等特点，在地球物理学、线性基础设施监测等领域具有显著的优势和应用前景。论述基于LFM脉冲DAS技术的基本传感机理，概述传感距离、空间分辨率、频率响应与衰落噪声抑制等关键技术指标的研究进展，介绍DAS在典型应用中的进展，并对未来可能发展趋势进行探讨。
光纤光学 分布式声波传感 线性调频脉冲 瑞利散射 相位解调 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106002
激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1100001
1 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
在以偏振编码为基础的量子保密通信中，由于外界温度、应力以及光纤的本身缺陷等因素，使得偏振态无法保持长期稳定，增加系统的误码率，因此需进行偏振控制以维持通信系统正常运行。诱骗态已经成为现阶段量子通信网络的常规操作，利用诱骗光子作为偏振参考，有望实现系统偏振态长时间、不间断地锁定控制，提高通信效率。提出了利用现场可编程逻辑门阵列进行偏振态制备以及强光、单光子偏振控制于一体的系统偏振解决方案，将偏振态制备、强光偏振控制、单光子偏振控制单元集成在一个系统中，提高了系统的集成化，增加了系统管理的便捷性，实验测试偏振态制备单元可以根据需要产生不同的偏振态，经过强光偏振控制后，保真度可达99.11%±0.44%，经单光子偏振控制后保真度可达97.93%±0.96%，演示证明了方案的有效性和稳定性。
量子保密通信 现场可编程逻辑门阵列 偏振控制 集成化 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106018
1 山西大学激光光谱研究所，量子光学与光量子器件国家重点实验室，极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
2 太原理工大学物理学院，山西 太原 030024
3 山西省太原市中心医院，山西 太原 030009
超分辨荧光显微成像技术可以突破光学衍射极限，为研究亚细胞结构乃至蛋白质等生物大分子的内部动力学过程提供了极其重要的研究工具，因此自发明以来就被生物及医学领域的科研工作者所关注和应用，特别是近年来生命科学和生物技术的突飞猛进，使超分辨荧光显微成像技术得到了前所未有的发展。本文主要阐述四种较新超分辨荧光显微技术的研究进展，即最低光子数超分辨荧光显微成像，波动超分辨荧光显微成像，基于荧光发色团反聚束效应的超分辨显微成像，以及基于深度学习的超分辨显微成像方法。分别从这些超分辨荧光显微技术的基本原理，实验实现方法及相关要求，成像性能及其与相关技术的对比，以及与其他超分辨技术的结合等角度，对近期的研究进展和应用情况进行简要说明，以期给该领域的研究人员提供一些参考。
显微成像 超分辨 荧光 最低光子数 深度学习 反聚束 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106012
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Laser Spectroscopy, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
We report the experimental realization of dark state atoms trapping in a nanofiber optical lattice. By applying the magic-wavelength trapping potentials of cesium atoms, the AC Stark shifts are strongly suppressed. The dark magneto-optical trap efficiently transfers the cold atoms from bright (6S1/2, F = 4) into dark state (6S1/2, F = 3) for hyperfine energy levels of cesium atoms. The observed transfer efficiency is as high as 98% via saturation measurement. The trapping lifetime of dark state atoms trapped by a nanofiber optical lattice is also investigated, which is the key element for realizing optical storage. This work contributes to the manipulation of atomic electric dipole spin waves and quantum information storage for fiber networks.
nanofiber atomic trapping optical lattice dark state Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 020201
1 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
为了解决光学检测中金纳米棒荧光发射强度微弱的问题,通过连续激光照射,加强了金纳米棒局域表面等离子体共振效应,实现了对团聚金纳米棒荧光强度近两个量级的提高,同时具有实时调节金纳米颗粒荧光强度的优势。本文研究了荧光增强效应随激光波长、照射功率密度、金纳米棒长径比与比表面积的变化关系。结果表明,比表面积小的金纳米棒荧光增强效果更好;对于同一种金纳米棒,通过优化照射功率密度,选择与金纳米棒横向等离子体峰共振的波长进行照射可以获得更好的增强效果。
表面光学 光电子学 金纳米棒 荧光 激光照射 局域表面等离子体共振 激光与光电子学进展
2019, 56(20): 202410
1 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
提出了一种基于时间分辨及傅里叶变换测量激光线宽的方法,其分辨率仅受限于傅里叶极限。在实验上通过时间分辨方法测量了半导体激光器和光纤激光器的线宽,并与射频频谱分析的方法进行比较。对两种激光器在不同积分时间内进行线宽测量,结果证明这种傅里叶极限线宽测量的方法相比于射频频谱分析的方法具有更小的测量误差,通过时间分辨方法获取频谱信息具有实时采集的优势。
激光器 线宽测量 时间分辨 傅里叶极限分辨率 激光与光电子学进展
2019, 56(8): 081402
1 山西大学激光光谱研究所,量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
3 Department of Physics, Ume University, Ume Sweden, SE-901 87
噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术(NICE-OHMS)结合了频率调制光谱和腔增强吸收光谱两种技术,是目前探测灵敏度最高的激光吸收光谱技术。首先介绍NICE-OHMS技术的基本原理和实现过程,然后概括其发展现状,重点介绍各个课题组采用的激光源、腔的精细度等关键参数,及其对探测灵敏度的影响,最后提出限制NICE-OHMS技术探测灵敏度的主要因素及其解决方案。
光谱学 频率调制 腔增强 痕量气体检测 探测灵敏度
1 山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室, 激光光谱研究所, 山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
主要回顾了近几年石英增强光声传感技术的最新研究进展, 展望了未来几年该技术的发展趋势。从石英增强光声传感技术的基本原理开始, 介绍了传统的石英增强光声传感器系统的搭建, 围绕如何降低系统噪声和进一步提高探测灵敏度展开论述。阐述了定制音叉式石英晶振的建模与设计, 详细讨论了如何使用定制的音叉探索新型光谱测声器配置, 使探测灵敏度提高两个数量级, 并介绍了利用这些定制音叉的泛频振动模式实现减小声音共振腔长度的目的和双气体探测功能。最后讨论了该技术的进一步发展方向。
光谱学 激光光谱 石英增强光声光谱 音叉式石英晶振 痕量气体传感
