冷原子束系统设计与实现
发布时间：2020-12-07 00:14
在原子干涉仪、原子陀螺仪等精密测量的领域中,最基本也是最重要的一步就获得冷原子,而当实验需要连续和高重复性的测量时,对于冷原子的装载就会要求有更快的速率。为了能更快的装载冷原子,就需要一束高通量、低速的冷原子束。本论文搭建了基于二维磁光阱来制备冷原子束的系统以满足冷原子实验中的要求。本论文主要介绍了通过搭建二维磁光阱系统来制备原子束实验中的关键技术。通过四个独立可控制的磁场线圈调节电流来控制原子团的位置,使之对准出射小孔。在冷却光为55mw、红失谐20MHz,推送光2.5mw、红失谐30MHz的条件下,制备得到原子束。同时在探测区域搭建3D-MOT,使用每束光功率为10mw的3D-MOT来捕获推送过来的原子,为了避免推送光对3D-MOT的影响,实验中将3D-MOT的中心抬高了 3mm左右,最终得到装载率为2.84×109 atoms/s的87Rb冷原子束。
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１啁啾冷却实验装置示意图??
Ｚ?Ａ?Ｂ?Ａ?Ｂ?Ａ?Ｂ??图１．３塞曼减速装置示意图??１．２．３磁光阱??以上两个方法都是从补偿多普勒频移出发来进行原子束减速的，有着共同的缺点：由于??原子束从束源得到，碓直性比较差，而这些方案也无法很好的解决这个问题，因此所得到的??原子束会有比较严重的横向扩散的问题，当原子束被送到３Ｄ－ＭＯＴ的时候，会造成原子的??浪费，也会影响原子的装载效率。特别的，塞曼冷却实验方案中的塞曼冷却器由于有大量的??磁场线圏，因此其产生的磁场对于实验的其他系统都会产生一定的影响。为了避免这些缺点，??４??
Ｈ??ｚ??图１．２塞曼减速器装置示意图及磁场分布??１９８２年Ｗ．Ｄ．Ｐｈｉｌｌｉｐｓ首先使用这种装置对原子束进行激光冷却，他们在距离纳原子热??炉出口距离５０ｃｍ的地方放置塞曼减速器，长度为６０ｃｍ。并入射直径为５ｍｍ功率为３０ｍＷ??的冷却光用来减速，将原子束速度减到原来速度的６０％，相当于吸收了?１５０００个光子，并??预测如果加大螺线管的长度和螺线管内磁场梯度，可以在横向加热现象出现之前将原子速度??降低到原来的１０％［２１］。随后Ｗ．Ｄ．?Ｐｈｉｌｌｉｐｓ将实验改良之后，更是将原子束速度减到零，速??度分布半高全宽（ＦＷＨＭ）只有７５／／？／ｓ，相应的动力学温度为１００ｍＫ［２２】。??Ｓｗｅｐｔ?Ａｎａｌｙｚｉｎｇ??Ａｔｏｍｉｃ?Ｂｅａｍ?Ｓ。丨ｅｆｄ?Ｌａｓｅｒ?Ｂｅａｍ??ｘ＾、ｊ?ｔｅｎｎ＿＿Ｄｅｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ?Ｌｏｓｅｒ?Ｂｅａｍ??〇ＶＥＮ二?｜?ｒａａｒ－Ｆ＾＝３?Ｊ＜．、；。Ｐｐｅｒ??Ｖ?｜Ｓｉａｎａｌ?Ｔ；ｉ＂ｅｒＵ｜?Ｒｅｃｏｒｄｅｒ??＇＾?Ｆｉｅｌｄ?Ｐｒｏｆｉｌｅ?＾￣￣?Ｂ０ＸＣＡＲ?＇￣—???ｉｒｋ??／???????Ｃｈｏｐｐｅｄ）??Ｂｂｆ?Ｊ￣１?｜?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｌ〇ｓｅｒ?＼?Ｔｉｍｉｎｇ??、＿?—ＪＵＵＵＵＬｉ＾Ｊ??Ｚ?Ａ?Ｂ?Ａ?Ｂ?Ａ?Ｂ??图１．３塞曼减速装置示意图??１．２．３磁光阱??以上两个方法都是从补偿多普勒频移出发来进行原子束减速的，有着共同的缺点：由于??原子束从束源得到
【参考文献】：
期刊论文
[1]冷原子干涉仪中二维磁光阱线圈的优化设计[J]. 樊鹏格,吴易明,贾森,王先华. 红外与激光工程. 2016(06)
[2]Intense source of cold cesium atoms based on a two-dimensional magneto–optical trap with independent axial cooling and pushing[J]. 黄家强,颜学术,吴晨菲,张建伟,王力军. Chinese Physics B. 2016(06)
[3]应用于铯原子喷泉钟的二维磁光阱研制[J]. 吴长江,阮军,陈江,张辉,张首刚. 物理学报. 2013(06)
[4]冷原子束在线检测系统[J]. 王晓佳,冯焱颖,薛洪波. 中国激光. 2012(05)
本文编号：2902257
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１啁啾冷却实验装置示意图??
Ｚ?Ａ?Ｂ?Ａ?Ｂ?Ａ?Ｂ??图１．３塞曼减速装置示意图??１．２．３磁光阱??以上两个方法都是从补偿多普勒频移出发来进行原子束减速的，有着共同的缺点：由于??原子束从束源得到，碓直性比较差，而这些方案也无法很好的解决这个问题，因此所得到的??原子束会有比较严重的横向扩散的问题，当原子束被送到３Ｄ－ＭＯＴ的时候，会造成原子的??浪费，也会影响原子的装载效率。特别的，塞曼冷却实验方案中的塞曼冷却器由于有大量的??磁场线圏，因此其产生的磁场对于实验的其他系统都会产生一定的影响。为了避免这些缺点，??４??
Ｈ??ｚ??图１．２塞曼减速器装置示意图及磁场分布??１９８２年Ｗ．Ｄ．Ｐｈｉｌｌｉｐｓ首先使用这种装置对原子束进行激光冷却，他们在距离纳原子热??炉出口距离５０ｃｍ的地方放置塞曼减速器，长度为６０ｃｍ。并入射直径为５ｍｍ功率为３０ｍＷ??的冷却光用来减速，将原子束速度减到原来速度的６０％，相当于吸收了?１５０００个光子，并??预测如果加大螺线管的长度和螺线管内磁场梯度，可以在横向加热现象出现之前将原子速度??降低到原来的１０％［２１］。随后Ｗ．Ｄ．?Ｐｈｉｌｌｉｐｓ将实验改良之后，更是将原子束速度减到零，速??度分布半高全宽（ＦＷＨＭ）只有７５／／？／ｓ，相应的动力学温度为１００ｍＫ［２２】。??Ｓｗｅｐｔ?Ａｎａｌｙｚｉｎｇ??Ａｔｏｍｉｃ?Ｂｅａｍ?Ｓ。丨ｅｆｄ?Ｌａｓｅｒ?Ｂｅａｍ??ｘ＾、ｊ?ｔｅｎｎ＿＿Ｄｅｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ?Ｌｏｓｅｒ?Ｂｅａｍ??〇ＶＥＮ二?｜?ｒａａｒ－Ｆ＾＝３?Ｊ＜．、；。Ｐｐｅｒ??Ｖ?｜Ｓｉａｎａｌ?Ｔ；ｉ＂ｅｒＵ｜?Ｒｅｃｏｒｄｅｒ??＇＾?Ｆｉｅｌｄ?Ｐｒｏｆｉｌｅ?＾￣￣?Ｂ０ＸＣＡＲ?＇￣—???ｉｒｋ??／???????Ｃｈｏｐｐｅｄ）??Ｂｂｆ?Ｊ￣１?｜?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｌ〇ｓｅｒ?＼?Ｔｉｍｉｎｇ??、＿?—ＪＵＵＵＵＬｉ＾Ｊ??Ｚ?Ａ?Ｂ?Ａ?Ｂ?Ａ?Ｂ??图１．３塞曼减速装置示意图??１．２．３磁光阱??以上两个方法都是从补偿多普勒频移出发来进行原子束减速的，有着共同的缺点：由于??原子束从束源得到
【参考文献】：
期刊论文
[1]冷原子干涉仪中二维磁光阱线圈的优化设计[J]. 樊鹏格,吴易明,贾森,王先华. 红外与激光工程. 2016(06)
[2]Intense source of cold cesium atoms based on a two-dimensional magneto–optical trap with independent axial cooling and pushing[J]. 黄家强,颜学术,吴晨菲,张建伟,王力军. Chinese Physics B. 2016(06)
[3]应用于铯原子喷泉钟的二维磁光阱研制[J]. 吴长江,阮军,陈江,张辉,张首刚. 物理学报. 2013(06)
[4]冷原子束在线检测系统[J]. 王晓佳,冯焱颖,薛洪波. 中国激光. 2012(05)
本文编号：2902257
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/2902257.html
