1 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海 201800
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
3 中国科学院大学，北京 100049
在各向同性激光冷却原子实验中，光场分布是影响冷原子分布的重要因素，可以利用真空腔的结构和激光的注入方式的不同来调控腔内的冷原子分布。本文提出了一种扁平形漫反射腔体结构，并对冷却光的不同注入方式和不同尺寸的腔体结构形成的光场分布进行了仿真。仿真结果表明，与自由空间光入射相比，激光由光纤入射能够获得更均匀的准二维分布的光场，因此可以通过调节光纤的入射角度及光纤参数，实现对光场均匀度的优化。此外，随着腔体边长的等比放大，腔内光功率密度呈负指数幂衰减。扁平形漫反射腔形状接近二维，在准二维分布的光场和特殊的扁平形腔体结构的作用下，能够获得呈准二维分布的冷原子，在量子传感及量子精密测量领域具有重要的应用前景。
光场仿真 漫反射 准二维光场 各向同性激光冷却
Author Affiliations
Abstract
CEA CESTA, Le Barp, France
Mid-spatial frequency wavefront deformation can be deleterious for the operation of high-energy laser systems. When fluid cooled high-repetition-rate amplifiers are used, the coolant flow is likely to induce such detrimental mid-spatial frequency wavefront deformations. Here, we describe the design and performance of a 90 mm × 90 mm aperture, liquid-cooled Nd:phosphate split-slab laser amplifier pumped by flash-lamps. The performance of the system is evaluated in terms of wavefront aberration and gain at repetition rates down to 1 shot per minute. The results show that this single cooled split-slab system exhibits low wavefront distortions in the medium to large period range, compatible with a focus on target, and despite the use of liquid coolant traversed by both pump and amplified wavelengths. This makes it a potential candidate for applications in large high-energy laser facilities.
flash-lamp pumping high-power laser laser cooling neodymium glass wavefront error High Power Laser Science and Engineering
2024, 12(1): 010000e3
1 太原科技大学应用科学学院, 山西 太原 030024
2 山西省精密测量与在线检测装备工程研究中心, 山西 太原 030024
基于相关一致aug-cc-pV6Z基组, 采用高精度多参考组态相互作用 (MRCI) 的方法, 计算了BX (X = H, D) 分子两个最低解离极限 B(2Pu)+X(2Sg) 和B(4Pg)+X(2Sg) 所对应的8个Λ-S态 (X1Σ+, a3Π, A1Π, 13Σ+, b3Σ-, 23Π, 15Σ-和15Π) 的势能曲线。求解径向薛定谔方程并利用LEVEL8.0程序拟合出分子的Λ-S束缚态光谱常数。计算了A1Π-X1Σ+ 的跃迁偶极矩、Franck-Condon因子和振动能级辐射寿命。根据计算结果, 制定了电子跃迁系统的激光冷却方案, 为进一步研究BX (X = H, D) 分子光谱特性奠定了理论基础。
光谱学 辐射寿命 多参考组态相互作用方法 激光冷却 spectroscopy radiative lifetimes multiconfiguration-reference configuration interaction method laser cooling
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
介绍了一种利用光锁相环技术实现频率稳定的深紫外激光系统，包含两台253.7 nm四倍频激光器，用于汞原子在二维磁光阱和三维磁光阱的激光冷却。其中，一台深紫外激光器锁定在汞原子的饱和吸收谱线上，用于产生二维磁光阱的冷却光和推送光；另一台深紫外激光器通过1014.9 nm的半导体种子激光之间的光锁相环实现频率稳定，用于产生三维磁光阱的冷却光和探测光，并通过前馈方法将频率切换时间减小到原来的1/23。该系统可以大范围地调整深紫外激光器的频率，高效地利用紫外激光功率，并降低了实验装置的复杂性，从而满足了汞原子激光冷却实验的要求。同时，所提方法适用于其他深紫外激光系统。
激光器 汞原子 激光冷却 深紫外激光 光锁相环
1 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电子技术学院，北京 100049
深度冷却是超冷原子制备过程的关键步骤，是探寻极低温度的关键技术。详细阐述了一种用于87Rb原子深度冷却的集成化全光纤1064 nm激光系统的研制方案。激光器采用两级主振荡功率放大的方案，将单一种子源信号进行放大、分束和调控，输出4路具备独立控制的激光，作为制备超冷量子气体的交叉光阱的光源。经测试，激光器在功率、稳定性、噪声等各方面满足原子深度冷却的实验需求。在地面条件下进行的两级深度冷却预实验中，获得了10 nK以下的初步实验结果，这验证了激光器具备实现超冷原子深度冷却所需的全部功能。激光器集成了种子源、放大器和全功能光学平台的功能，其内部模块采用全光纤器件研制，具有集成化、数字化、高稳定、免调试、易维护等优点，经过简易改造能够应用于远程遥控和遥测的超冷原子项目中。
激光光学 激光囚禁 玻色-爱因斯坦凝聚体 光纤激光器 激光冷却
华中光电技术研究所- 武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
从原子受力模型出发, 研究光栅磁光阱中衍射光与磁场非正交条件下亚多普勒冷却机制, 建立四束型和五束型光栅磁光阱中原子受力冷却和陷俘理论模型, 分析光栅磁光阱作用下原子受到散射力与陷俘速度、回复力与形成势阱范围关系, 以及光栅衍射角对原子陷俘速度和原子囚陷范围的影响。结果表明, 衍射光与入射光的合力在磁场中心位置为零, 构成有效势阱, 光栅衍射角引起的衍射光偏振分量的变化对原子所受阻尼力、回复力和原子陷俘速度均有影响, 也会最终影响到光栅磁光阱囚禁的原子数, 为光栅磁光阱实现原子冷却和陷俘, 以及光栅芯片设计提供了理论依据。
光栅磁光阱 光栅芯片 原子冷却与囚陷 冷原子 激光冷却 grating magneto-optical trap grating chip atomic cooling and trapping cold atom laser cooling
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
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 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海 201800
3 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 101408
介绍了一种应用于空间超冷原子物理实验平台的二维磁光阱光机系统的集成优化设计方法，可获得高通量冷原子束流以满足后续三维磁光阱中冷原子的高装载率。二维磁光阱激光系统的主要光路包括冷却光、重泵光、推送光和缓冲光。首先，利用Zemax软件对光学系统进行设计和优化，使得成像系统的点列图均方根(RMS)半径均小于艾里斑，而且光学系统的调制传递函数(MTF)与衍射极限传递函数非常接近，系统具备优良的光学性能。在此基础上，利用Solidworks软件仿真完成了高稳定度、简单化、小型化光机结构的设计。针对4路光同时输入一个光机口的难题，提出了V-GROOVE光纤设计方案，进一步提高了所有光机组件的集成度。该系统在工程化的基础上实现了装载率约为1.89×108 /s的连续冷原子束流。
量子光学 二维磁光阱 激光冷却 原子装载 Zemax软件 Solidworks软件 中国激光
2022, 49(11): 1112001
1 安徽信息工程学院通识教育与外国语学院，安徽 芜湖 241000
2 安徽师范大学物理与电子信息学院，安徽 芜湖 241000
3 北京师范大学芜湖附属学校，安徽 芜湖 241000
采用Davidson 矫正（+Q）的内收缩多参考组态相互作用方法，计算了SrCl分子两个最低解离限Sr（1Sg）+Cl（2Pu）和Sr（3Pu）+Cl（2Pu）对应的7个Λ-S态（X2Σ+、B2Σ+、C2Δ、F2Σ+、A2Π、D2Π和E2Π）的势能曲线。基于计算的势能曲线，求解一维Schrödinger方程，得到了基态和几个较低激发态的光谱常数，这些结果与已报道的实验和理论结果符合得较好。基于振动波函数和A2Π-X2Σ+跃迁偶极矩，理论得到了SrCl分子的Franck-Condon因子以及辐射寿命。结果表明，A2Π-X2Σ+跃迁具有较高的对角化Franck-Condon因子（f00=0.96959）和较短的辐射寿命（τ=31.05 ns），符合激光冷却分子的基本条件。给出了利用3束激光冷却SrCl分子的光循环方案，其中主泵浦光波长为668.2 nm，辅泵浦光波长为682.0 nm和681.5 nm。
原子与分子物理学 激光冷却 SrCl分子 Franck-Condon因子 辐射寿命 激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0702001
