Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, State Key Laboratory of Surface Physics and Key Laboratory of Micro and Nano Photonic Structures (Ministry of Education), Fudan University, Shanghai 200433, China
2 Key Laboratory of Nuclear Physics and Ion-Beam Application (Ministry of Education), Fudan University, Shanghai 200433, China
3 Institute of Modern Physics, Department of Nuclear Science and Technology, Fudan University, Shanghai 200433, China
We demonstrate a simple method to obtain accurate optical waveforms with a gigahertz-level programmable modulation bandwidth and a watt-level output power for wideband optical control of free atoms and molecules. Arbitrary amplitude and phase modulations are transferred from microwave to light with a low-power fiber electro-optical modulator. The sub-milliwatt optical sideband is co-amplified with the optical carrier in a power-balanced fashion through a tapered semiconductor amplifier (TSA). By automatically keeping TSA near saturation in a quasi-continuous manner, typical noise channels associated with pulsed high-gain amplifications are efficiently suppressed. As an example application, we demonstrate interleaved cooling and trapping of two rubidium isotopes with coherent nanosecond pulses.
pulse shaping laser cooling and trapping high gain optical pulse amplification self-phase modulation amplified spontaneous emission sideband modulation Chinese Optics Letters
2022, 20(11): 111401
航天工程大学 激光推进及其应用国家重点实验室, 北京 101416
基于激光冷却与囚禁原理的原子阱痕量分析技术, 可以对氪的放射性同位素进行高灵敏度检测, 在地球物理与环境科学领域具有广泛应用。塞曼减速器可用于产生连续低速的原子束流, 是原子阱痕量分析系统中的关键部件之一。采用永磁体设计的塞曼减速器组装和调试方便, 磁场强度稳定, 且不需要恒流电源和冷却装置, 因此获得了越来越多的关注和研究。文中基于环形永磁体设计了一种用于氪原子的塞曼减速器, 通过有限元分析得到了减速器磁场的空间分布, 根据设计参数制造了环形永磁体塞曼减速器, 测量了轴线上的磁场分布。减速器长度51.2 cm, 有效减速区域长度46.9 cm, 实测磁场与理论减速磁场最大偏差小于3.6 G, 平均偏差1.3 G。进一步模拟了原子束流在设计磁场和实测磁场下的减速过程, 并分析了磁场的径向变化对于原子束流减速的影响规律, 结果表明: 当原子束流直径小于20 mm时, 该塞曼减速器可将初速度最大为250 m/s的氪原子减速至50 m/s。
塞曼减速器 激光冷却与囚禁 永磁体 原子束流 氪 Zeeman slower laser cooling and trapping permanent magnet atomic beam Krypton 红外与激光工程
2019, 48(5): 0520004
中国计量科学研究院时间频率计量研究所, 北京 100013
设计了一套紧凑可靠的87Rb 原子干涉重力仪激光系统。该激光系统仅采用两台包含锥形放大器的半导体激光器作为光源，通过简单、巧妙的设置，实现原子干涉仪中所需的9 种频率的激光。系统中包含2 个电学伺服系统，用于实现激光的频率稳定和一对拉曼光的获得，其他频率激光均在2 束拉曼光的基础上通过声光调制器移频实现，满足对各束光的频率和功率的控制要求。整个系统设计紧凑，性能可靠。
原子与分子物理学 拉曼激光 原子重力仪 激光冷却和囚禁 激光与光电子学进展
2015, 52(9): 091406
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,武汉 430071
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所激光光谱学开放实验室, 合肥 230031
3 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,武汉 430071
用饱和吸收光谱法对二极管激光器进行稳频,使激光器的有效线宽小于1 MHz, 并利用声光调制器使激光的频移量得到控制, 满足了激光冷却与囚禁原子对激光频率稳定性和频移量的要求, 实现了Rb原子的激光囚禁。
激光冷却与囚禁 二极管激光器 Rb原子
中国科学院上海光机所量子光学开放研究实验室 上海 201800
原子频标中微波场与原子的作用方式是决定其潜在精度的主要因素之一。在分析作者建议的一种新型空间原子钟原型中原子与场作用特点的基础上，探讨几种因素对该原型中原子跃迁频率的影响及相应的减少频移措施。
原子跃迁频移 激光冷却原子 原子钟结构 微重力
1 Laboratory for Quantum Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, The Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Department of Physics, Suzhou University, Suzhou 215006, China
Chinese Journal of Lasers B
2000, 9(3): 255
中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学开放实验室, 上海 201800
表述了钠D2线跃迁所包含的24个磁子能级的原子在一维σ+-σ-冷却光和再抽运光中产生的稳态多普勒冷却力。讨论了不同磁场强度、不同再抽运光强和失谐情况下原子的多普勒冷却力及对磁光陷阱中最大捕陷速度、原子数目及温度的影响。
激光冷却和囚禁 磁光陷阱 多普勒冷却力 多能级原子 塞曼分裂 再抽运光
中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学开放实验室, 上海 201800
表述了包含钠24个磁子能级的原子在一维σ+-σ-冷却光和再抽运光中各磁子能级粒子分布随时间变化的公式及多普勒冷却力。计算并讨论了不同冷却光失谐情况、不同再抽运光强和失谐情况下原子的多普勒冷却力和基态的上能级粒子数占基态总粒子数的比例P(v)随速度的变化。该模型的计算结果能解释在磁光陷阱(MOT)实验中的现象和作为磁光陷阱实验选择参数时的参考。
激光冷却和囚禁 磁光陷阱 多普勒冷却力 多能级原子 再抽运光
中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学开放实验室, 上海 201800
推导了两能级原子在稳态和小速度一阶微扰近似下的受力矢量方程，并分析表明TEM*01模光场对原子的作用力中存在旋涡力。对在大正失谐δ≥Ω0≥Γ和z≤Z0＝kw2/λ条件下的TEM*01模行波和驻波场中原子的受力进行了分析。对行波场，自发辐射对原子运动的影响很大，但在r≤λ区域内原子受到横向囚禁力；对驻波场，自发辐射的影响可以忽略。考虑在z方向波长范围内原子的平均受力得到的结论为：在横向，除了有稳态偶极囚禁力外还有对横向速度vrer产生的阻尼力；在纵向，不存在囚禁力但对纵向速度vzez产生阻尼，在r≤λ区域内原子也只受到横向囚禁力。
TEM＊01模式 激光冷却与囚禁 两能级原子
Laboratory for Quantum Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800
Chinese Journal of Lasers B
1996, 5(6): 511
