腔诱导的冷原子在准周期性光晶格中的布洛赫振荡

发布时间：2020-08-15 17:39

【摘要】：光晶格与冷原子的结合给冷原子领域提供了丰富的量子现象。与固体晶格相比光晶格系统纯净,调节激光束的波长就能实现对晶格常数的控制;相应的,控制光强可以改变势阱深度。而通过原子与光腔的反馈,便能实现对系统的非直接探测。因此,利用它可以对一些不易观察到的物理现象,如原子的布洛赫振荡等进行研究;同时为量子精密测量提供了有效有段。整个系统的构成为:无相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚体囚禁在法布里-珀罗腔中。两束频率不同的驻波场在腔中相干叠加从而为原子构成了一个准周期性光晶格。两束驻波中其中一个腔模相对较强,为主晶格,强度不受原子的动力学调制从而保持恒定;另一个则相对较弱,为副晶格,受到原子态变化调制,并通过腔场透射光的相位和振幅体现出来,因此称为探测光。原子自身重力提供恒定外力。通过对原子与光腔耦合方程的数值模拟和计算,可以获得系统的动力学特征。在对耦合方程的处理过程中,主要用到绝热近似、劈裂算符法、Bloch波方法。系统中原子自身重力提供恒定外力。势阱为周期性光晶格时,原子在坐标空间和动量空间做周期性振荡,其振荡周期为Bloch周期,大小与外力F和晶格周期d有关,腔模亦随Bloch周期而变化;而在前段所述准周期性晶格中,原子在坐标空间和动量空间的周期性振荡以腔模的周期性变化被扰乱,呈现周期内的变动。其扰乱程度与晶格参数有关。透射光与腔模之间的关系,使得仅仅对透射光进行测量而不对系统进行干扰便能实现对系统的探测,为高精细测量领域提供了新的思路和手段;准周期晶格的使用,也为研究不完美晶格和非线性光学性质奠定了基础。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O469
【图文】：

晶格,情形,失谐,原子

图 2.1：光晶格囚禁原子的两种情形。红线（点划线）与蓝线（虚线）分别代表红失谐与蓝失谐的情况。在偶极力的作用下，原子在红失谐时向光场的光场强度最强（波峰）运动；在蓝失谐时向光场的光场强度最弱（波谷）运动。散射力的产生则是由于，当运动的原子受到相向而来的光子撞击，会发生运动方向上的动量损耗；而其吸收光场中的光子，既而发生自发辐射所改变的动量却是向各个方向。因而在这个过程中，原子与光场的相互作用最终造成了原子动量的减小，这意味着原子运动速度的降低，以及原子团温度的降低。这也是用光晶格反冲冷却原子的机理。

驻波场,六方晶格,波矢,晶格

由同一平面内三束波矢间夹角为120度的线偏光所形成的六方晶格

晶格,驻波场,原子,相位差

华东师范大学硕士学位论文三维光晶格的产生则相对复杂，所形成的晶格也结构各异。固体晶格的几种型基本上都能由激光束的干涉和叠加而形成。例如三束激光所形成的二维光晶的基础上，再在 z 方向加一个圆偏振光，其中每两束激光之间的夹角均为 12。这样便形成了类似固体晶格的体心立方结构。Hansch 小组也对三维光晶格的生做了尝试。他们在二维光晶格的基础，又在垂直于平面的方向上多加了一束波场。只是在这种情况下，不仅要满足原平面（x-y 平面）内的两束驻波场保 / 2的相位差，z 方向与 x 方向的相位差也在很大程度上影响晶格性质。

【参考文献】