自旋轨道耦合的超冷原子系统是模拟颤动的优秀平台。目前,实验对颤动的研究限制在两组分系统中,而已有的基于三组分理论的自旋轨道耦合均不利于实验实现。为此,基于实验已经实现的三组分自旋轨道耦合系统分析颤动,揭示了颤动具有多个振荡频率,当存在简谐束缚势时,颤动表现出丰富的物理内容。

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。

本文提供了一种全新的基于俘获损耗荧光光谱技术的里德堡态原子布局测量的方法。相比于场电离光谱该方法可以实现对里德堡态原子数的非破坏测量。利用该方法我们测量了47D5／2和47D3／2里德堡态原子数与里德堡激发光功率的关系, 并使用三能级系统的布洛赫方程对实验结果进行了拟合。通过比较实验和理论结果, 我们发现当激发光功率超过40 μW时, 随着激发光光强的变大47D里德堡态原子数目的增加偏离理论预计, 出现了激发阻塞现象。

文章研究了重力作用下对磁光阱中87Rb原子进行偏振梯度冷却后重新四极磁阱俘获的影响。研究了竖直放置四极线圈和水平放置四极线圈两种情形下,重力对原子偏振梯度冷却后四极磁阱重新俘获过程的作用,通过原子自由飞行吸收成像,观测到了原子的振荡。分析计算了87Rb原子|2,2〉态补偿重力时所需的磁场梯度B′,探究了磁场参数对于振荡现象的影响,从而选择了水平放置磁场线圈的方法,提高了原子偏振梯度冷却后四极磁阱的装载效率。

通过激光冷却技术在磁光阱中俘获原子数约107, 温度约200 μK, 直径约400 μm的超冷铯原子, 利用超冷铯原子光缔合方法制备了激发态的超冷铯分子。 实验研究了光缔合光不同扫描速率对铯分子振转光谱分辨率的影响, 发现光缔合光扫描速率较慢时, 铯分子振转光谱分辨率较高。 通过高灵敏的雪崩光电探测器探测冷原子荧光, 获得了超冷铯分子第一激发态6S1/2+6P3/2离解限0－g长程态高分辨振转光谱。 为了实现受控拉曼光缔合制备超冷基态分子, 光缔合激光频率需要锁定在原子-分子共振跃迁线, 对超冷原子光缔合光谱进行了超低频波长调制, 通过改变调制幅度和调制频率获得最优化的一阶微分信号, 将该信号反馈回激光器, 实现闭合环路稳频, 满足了受控拉曼光缔合制备振转能级可控的基态分子的实验要求, 该工作对研究受限空间中的超冷原子分子具有很重要的意义。

讨论了冷原子与激光场的互作用系统，对于碱金属原子例如6Li与激光场互作用系统，通过恰当的光场参数配置，构造出具二重兼并的 能量本征态，可以分别定义两个简并态为自旋向上及自旋向下态，类似于自旋二分量体系。 进一步研究发现，不同自旋态将感受到自旋相关的光致规范场。当原子在设定的空间分布激光场中运动时，其所感受到的有效自旋相关 规范场将导致自旋霍尔效应，并产生可观测的自旋霍尔流 。