1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京100049
二能级量子体系的相干操控对于精密测量和量子信息处理非常重要,如原子钟、原子干涉仪和量子计算等。在实验上观察到相干微波-射频(MW-RF)场驱动下的铷原子超精细基态的双光子Rabi振荡现象。基于塞曼子能级之间热弛豫过程的标定和微波跃迁的测量,清晰地分辨出叠加有热弛豫过程的原子态布居相干振荡。实验测得并详细讨论了广义Rabi频率与中间态失谐和微波/射频功率的关系。当中间态失谐较大时,实验结果与等效二能级理论模型非常吻合;但当中间态失谐较小时,少量原子占据中间态造成实测的Rabi频率偏离理论值。这些结果为二能级量子系统的相干操控提供了有力的理论支持。
原子与分子物理学 Rabi振荡 双光子(微波-射频)跃迁 原子与场相互作用 光学学报
2018, 38(10): 1002001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海201800
2 中国科学院大学, 北京100049
超冷原子体系中要观测增益平衡的宇称-时间(PT)对称,需产生受控的原子布居增益/损耗及相干耦合。本文提出了动态控制原子芯片上双阱中原子输运实现原子布居指数增长的方法。采用直接蒙特卡罗方法数值研究了原子系综在双阱间的输运动力学,发现初始原子数和温度会显著影响输运效果,如目标势阱中的原子布居增益速率和转移效率。此外,还细致分析了左侧势阱抬升时间对右侧势阱中原子布居增长趋势的影响效果。该方案为在超冷原子气体中实现有增益/损耗的PT对称量子体系提供了切实可行的方法。
超冷原子 原子芯片 宇称-时间对称性 双阱 直接模拟蒙特卡罗方法
1 长春理工大学理学院, 吉林 长春 130022
2 中国农业科学院长春兽医研究所, 吉林 长春 130122
3 西安交通大学数学与统计学院, 陕西 西安 710048
光谱技术在生物和医学检测方面具有积极的应用前景。 由于血液成分的复杂性和类同性, 有关不同动物血液光谱识别分类的技术研究尚未出现较为完善的结论。 基于机器学习理论, 以BP神经网络为工具, 建立了对不同动物血液荧光光谱进行特征提取和识别分类的方法。实验采用Cary Eclipse光谱仪分别采集了鸽、 鸡、 鼠、 羊四种动物不同浓度(1%和3%)的全血与红细胞荧光光谱数据(每个类型样本各50组数据); 基于移动平滑算法对原始数据进行了平滑处理, 以减少实验仪器噪声对特征提取和识别分类的影响; 进一步根据血液光谱数据的特性, 该文出了“组合放大”的特征提取方法, 并建立了BP神经网络分类器进行训练和识别。 相比于常用的光谱数据(单一)特征, 提出的“组合放大”特征和所设计的BP神经网络能对不同动物、 不同类型(全血与红细胞)、 不同浓度(1%和3%)的血液荧光光谱实现100%的准确分类, 同时神经网络测试误差均远小于设定的允许误差值。 研究的动物血液光谱特征提取及识别技术具有较好的普适性和可靠性, 在农业、 食品检查、 以及生物医学检测等方面均可发挥重要作用。
荧光光谱 血液光谱识别 BP神经网络 组合放大法 Fluorescence spectra Blood spectrum recognition BP neural network Combination and amplification method 光谱学与光谱分析
2018, 38(10): 3136
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Quantum Optics and Center for Cold Atom Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
We investigate the spin dynamics, starting from the initial band-insulating state, of fermionic high-spin atoms in optical superlattices. Through numerical simulations and analytical calculations, we determine the time evolution behavior of the system. When the spin-changing strength and tunneling strength are comparable, the spin dynamics feature a spin-changing oscillation with the amplitude modulated by the superexchange interaction. When the double-well potential is very shallow, the spin dynamics feature a simple harmonic oscillation with the oscillation frequencies related only to the spin-changing strength, which can be properly explained with the perturbation model.
020.3320 Laser cooling 020.7010 Laser trapping Chinese Optics Letters
2017, 15(6): 060202
1 长春理工大学理学院, 吉林 长春 130022
2 中国农业科学院长春兽医研究所, 吉林 长春 130122
3 西安交通大学数学与统计学院, 陕西 西安 710048
利用光谱检测和数据挖掘实现不同种类动物血液光谱数据的精确识别与分类具有重要意义, 目前尚未见到较为完善及普适的相关研究报道。 实验采集了鸽、 鸡、 鼠、 羊四种动物全血和红细胞溶液(浓度为1%)的荧光光谱数据; 基于小波变换的软阈值去噪方法, 首先对原始光谱数据进行去噪处理, 并确定了717个原始特征(包括荧光峰强度值、 荧光峰连线斜率等4类特征); 提出以“区分度统计量”为核心的特征提取方法, 结合主成分分析法和平均影响值算法, 实现了对717个原始特征到2个识别特征的高效筛选; 进一步建立了径向基核函数的支持向量机分类器, 对四类不同动物的全血荧光光谱数据实现了准确率为100%的识别分类, 对红细胞荧光光谱数据实现了94.69%～99.12%的识别率; 最后蒙特卡洛交叉验证的结果表明所提出的思路和方法对于动物全血溶液的识别分类具有较好的泛化能力, 能对荧光光谱数据进行准确的识别分类, 因此能够在进出口检查、 食品安全、 医药等领域发挥重要作用。 针对动物血液荧光光谱, 提出的基于“区分度统计量”的特征提取方法, 相比于传统的人为特征选取方法, 能够从大量原始特征中自动提取少量且有效的识别特征, 具有较强的普适性和高效性, 为其他领域的光谱特征提取和识别分类提供了一种新的思路。
动物血液 荧光光谱 识别分类 特征提取 支持向量机 Animal blood Fluorescence spectrum Classification Feature extraction Support vector machine 光谱学与光谱分析
2017, 37(12): 3828
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Quantum Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Department of Physics, The Hong Kong University of Science and Technology, Clear Water Bay, Kowloon, Hong Kong, 999077, China
A Fourier optics approach can be a concise and powerful tool to solve problems in atom optics. In this report, we adopt it to investigate the kinetic behavior of cold atoms passing through a far red-detuned Gaussian beam. We demonstrate that the aberration has significant influence on the evolution of the atomic cloud, which is rooted in the deviation of the Gaussian profile from the quadratic form. In particular, we observe an intriguing effect analogous to Fresnel’s double prism with cold atoms. The experimental results are in good agreement with the numerical simulation.
020.1335 Atom optics 020.3320 Laser cooling 070.7345 Wave propagation Chinese Optics Letters
2016, 14(7): 070202
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出了基于磁不敏态的Raman-Nath对称分束方法和内态干涉方案。基于磁不敏态的干涉对磁场涨落敏感性较低，有助于增强干涉条纹的对比度。如果将Raman-Nath对称分束方法应用于路径共轭的原子陀螺仪，系统噪声可显著降低。通过优化双脉冲对称分束参数，可以获得较高的衍射效率。内态干涉方案成功解决了干涉动量态易受环境影响的问题。
原子与分子物理学 原子干涉仪 相干分束 冷原子
中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
基于1560 nm 激光单次通过PPLN 晶体倍频到780 nm 激光的实验，分析了准相位匹配倍频过程中非线性转换系数与温度之间的关系。详细计算了考虑晶体极化周期的热膨胀时，晶体非线性转换系数和匹配温度的变化。采用有限元的方法，计算了激光穿过PPLN 晶体时，整个晶体和出射端面的温度场分布，并由此给出了出射面的非线性转换系数的分布情况，重点分析了晶体尺寸、光功率及散热方式对热效应的影响。仿真结果表明：增加晶体的宽度、采用导热性能好的材料作散热材料，并采用四面包围的散热方式有利于晶体的散热。
非线性光学 热效应 有限元分析 PPLN 晶体 倍频
1 上海电力学院数理学院, 上海 201300
2 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
研究了存在原子间有效三体相互作用的情况下双阱势场中超冷玻色气体的相位相干性，其中引入无序分布的阱深差来模拟无序势。研究发现，在无序Bose-Hubbard模型中，重整化的三体相互作用能有效增强玻色气体的相位相干性。同时，在强无序势条件下，讨论了平均相位相干性对三体相互作用的依赖关系。据我们所知，这是首次对无序量子气体中的有效三体相互作用进行研究。
原子与分子物理 量子气体 相位相干性 无序 三体相互作用 中国激光
2013, 40(11): 1118001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院, 上海 201203
开发了一种用于253.7 nm深紫外激光器的低功耗频率调谐和锁频系统，这种锁频系统将在中性汞原子磁光阱中起到重要作用。该系统用两个级联的声光调制器分别做频率调谐和频率调制。利用该系统可将深紫外激光器的频率锁定在汞原子的1S0-3P1的能级跃迁上，并为汞原子的激光冷却节约了功率。同时通过解调频率调制激光的饱和吸收光谱观测了汞原子的调频光谱。采用该技术将紫外激光锁定在200Hg的1S0-3P1共振跃迁上，并且频率不稳定度低于0.1 MHz。
激光器 频率稳定 频率调制 激光冷却 深紫外激光
