Author Affiliations
Abstract
1 School of Instrumentation and Optoelectronic Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
2 Hangzhou Innovation Institute of Beihang University, Hangzhou 310051, China
3 Beihang Hangzhou Innovation Institute Yuhang, Hangzhou 310023, China
4 Research Institute for Frontier Science, Beihang University, Beijing 100191, China
We propose a dual-mode optically pumped magnetometer (OPM) that can flexibly switch between single-beam modulation mode and double-beam DC mode. Based on a miniaturized vapor cell, the double-beam DC mode achieves a sensitivity of with probe noise below and working bandwidth over 65 Hz. This mode is designed to precisely measure the noise floor of a mu-metal magnetic shield. The single-beam modulation mode (sensitivity ) exhibits bandwidth characteristics suitable for biomagnetic measurements. Thus, our design is suitable for a miniaturized OPM with multiple functions, including magnetic-shield background noise measurement and medical imaging.
optically pumped magnetometer atomic optics dual-mode magnetometer magnetoencephalography medical imaging Chinese Optics Letters
2022, 20(8): 081202
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
冷原子干涉仪的原子冷却与囚禁过程对于激光的线宽、频率的准确性和稳定性有很高的要求。为获得满足实验需求的 780nm激光束, 利用 Rb87原子 D2线的精细谱线 5S1/2 F= 1. 5P3/2F= 3作为频率参考谱线, 用调制转移稳频方法(MTS), 获得无 Doppler背景的调制转移光谱。在实验中利用这个光谱信号作为误差信号可以将激光器频率稳定在铷原子参考频率上长达 20h, 线宽在 136kHz, 频率稳定度在 8.5′ 10-12(0.1s), 满足实验室冷原子干涉实验的要求。
原子光学 激光稳频 调制转移光谱学 四波混频 冷原子干涉仪 atomic optics laser frequency stabilization modulation transfer spectroscopy four-wave mixing cold atom interferometer
1 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 2中国科学院武汉物理与数学研究所,中国科学院原子频标重点实验室, 湖北 武汉 430071
3 中国科学院大学, 北京 100049
设计了一套用于分段线形离子阱囚禁离子及微运动补偿的射频-静电耦合电源电路,实现了 钙离子在离子阱中的囚禁。通过CCD相机观察离子发出的荧光确定离子晶体位置。利用离子阱中12段 极杆上静态电压的独立控制实现了离子晶体在三维空间中的精密控制,减小了射频调制的微运动。 此离子囚禁系统可进一步确定离子晶体的物理性质,如离子的宏运动频率、离子晶体的温度分布等,并实现多组份离子晶体的囚禁。
原子光学 线形离子阱 微运动补偿 射频电源 程控直流电源 atomic optics linear ion trap micromotion compensation radio frequency power supply programmable direct current power supply
1 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院冷原子物理中心, 湖北 武汉 430071
3 中国科学院大学, 北京 100049
提出了基于拉曼泵浦-探测技术得到的原子吸收谱线获取冷原子温度的方案,并将其应 用于85Rb原子磁光阱中。实验中,原子在囚禁光和探测光的共同作用下发生受激拉曼跃迁,产生 亚自然线宽的类色散峰,通过把该类色散峰与理论模型进行拟合估算出被囚禁85Rb冷原子团的温 度为230 μK。相对于飞行时间测温法,该方案提供了一种简捷的测量冷原子温度的方法。
原子光学 冷原子温度 泵浦-探测光谱 磁光阱 多普勒展宽 atomic optics cold atom temperature pump-probe spectroscopy magneto-optical trap Doppler broadening
1 南通大学理学院, 江苏 南通 226019
2 华东师范大学物理系精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
提出了用波晶片产生可调矩形空心光束的新方案，根据晶体的双折射性质设计波晶片的厚度分布，使波片分别对o光、e光形成4台阶相位板和π 相位板，线偏振光垂直于波晶片表面入射，便可获得截面为矩形的空心光束。调节透光窗口的长和宽，则可调节空心光束截面的长与宽之比，光路简单，调节方便。用长焦距透镜组和圆锥面棱镜组成的光学系统聚焦衍射光，可获得近似无衍射矩形空心光束；用高数值孔径透镜聚焦，可获得矩形“空心饼”光束。
物理光学 原子光学 空心光束 波晶片
1 南通农业职业技术学院, 江苏 南通 226007
2 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
3 南通大学理学院, 江苏 南通 226007
借助马赫曾德尔干涉仪光路，用简单的π相位板把线偏振光转换为径向和角向矢量空心光束，应用Richards-Wolf经典矢量衍射模型, 计算了高数值孔径透镜聚焦条件下光波电磁场的分布, 结果表明：用10-3 W量级的激光功率照明, 产生轴对称矢量空心光束的最大光强达到1011 W·m-2量级，最大光强梯度达到1017 W·m-3量级, 暗斑半径仅有0.24λ, 同时出现了很强的纵向电场和磁场分布; 调节干涉仪光路的光程差可调节局域光子轨道角动量密度的分布, 这种光束在原子光学中有很好的应用前景。
相干光学 矢量空心光束 原子光学 π相位板 坡印廷矢量 光学学报
2014, 34(12): 1226001
苏州大学物理科学与技术学院,江苏 苏州 215006
提出了一种采用平行载流导线的偏磁场可控的中性冷原子磁导引方案,计算了不同横向偏置磁场 Bbx情况下的横截面磁场分布,讨论了磁阱中心位置的变化,可以实现单通道或双通道 可控磁导引。在此方案基础上,构建了一种利用纵向均匀偏置磁场Bby 实现可控分束比的冷原子分束器方案,计算了横向磁阱的分布,给出了分束器的磁场等高面分布,并采用经典Monte-Carlo方法, 模拟了冷原子在原子分束器中的动力学过程,得到了可调分束比的结果,验证了该方案的可行性。当纵向均匀偏置磁场Bby 从-0.005 G增加到0.005 G时,左右输出端的分束比从0.9/0.1变化到0.1/0.9。
原子光学 冷原子分束器 Monte-Carlo模拟 分束比 atomic optics splitter of cold atoms Monte-Carlo simulation splitting ratio
根据用相位板产生可控制光学双阱的实验方案,制作了具有不同相位差的相位板,测量了不同相位差相位板衍射光强分布和从双阱到单阱演变过程中的衍射光强分布,得到了理论与实验一致的结果。进一步分析实验结果发现:相位差Δφ≠π的相位板,产生非对称光学双阱,在原子光学实验中也有很重要的应用,从而拓展了光学双阱在原子光学实验中的应用范围。
原子光学 冷原子囚禁 光学双阱
1 同济大学，上海 200092
2 桂林电子工业学院，贵州 桂林 541004
纳米结构制作技术中，原子光刻具有独特的优势。为了能够达到纳米制作的要求，并得到所需的沉积条纹，设计了一套实验装置，并分别对原子光刻技术中的原子源、激光系统、稳频系统、原子准直系统和沉积结果进行具体的分析。根据所设计的实验装置，采用分步实验的方式，对各子系统进行了相关数据的采集和测试。其中，稳频精度达到了0．26 MHz精度，铬原子发散角经激光冷却系统由4．5 mrad降低到了0．9 mrad，最后沉积的纳米条纹间距为234 nm条纹高度约为0．276 nm。
原子光学 纳米结构 原子光刻 沉积图案 atomic optics nanostructure atom lithography deposited picture
中国科学院武汉物理与数学研究所,波谱与原子分子国家重点实验室,湖北,武汉,430071
本文介绍了一种实验方法,通过观测激光束与原子的共振荧光信号,从而知道系统中磁场的零点位置.这种方法有助于我们的冷原子和原子光学实验研究.
原子光学 冷原子 荧光探测 磁场零点 atomic optics cold atoms fluorescence detection magnetic field zero
