原子气室内自旋极化率的空间操控与测量

发布时间：2021-07-22 03:33

　　目前,对原子气室内自旋极化率的空间操控与测量已有不少研究,但是对这类研究缺乏系统的分析、整理和综述。通过对文献的梳理,将现有的操控与测量方法分为三类,即光操控/磁测量方法、磁操控/光测量方法和光操控/光测量方法。分别对这三类方法进行了叙述,尤其是对笔者所在小组提出和研究的光操控/光测量方法进行了详细的介绍。该方法采用时空双重调制技术和正交隔离技术,实现了13.7μm线宽的自旋极化率空间操控与测量。此结果不仅远小于之前毫米量级的空间分辨率,而且突破了无扩散干扰距离的限制。基于上述实验进展,对原子气室内自旋极化率操控与测量的空间分辨率理论极限进行了初步分析。 

【文章来源】：导航与控制. 2020,19(01)

【文章页数】：12 页

【部分图文】：

美国Sandia国家实验室的自旋极化率空间分布光测量方案

以色列Ben-Gurion大学采用5×5光电探测阵列和抽运光切片技术,获得了原子气室内自旋极化率的三维分布,测试方案如图7所示,三维像素分辨率为2mm×2mm×2mm[17]。日本Kyoto大学采用光电探测阵列和CCD对K-Rb混合气室内的自旋极化率分布进行了测量[18-19],其自旋极化率分布的操控仍然通过气室顶部放置的电流环线圈,如图8所示[18]。在使用CCD的过程中,发现由于背景光强造成的Bloom和Smear现象比较明显,因此不得不降低抽运光光强,这就会导致信号的下降。最终,每个通过的信号为64×32(像素),基于单像素尺寸26μm×26μm,可知每个探测单元的尺寸为1.66mm×0.83mm。日本Kyoto大学在2014年之后的设计中,均以美国Princeton大学2014年提出的无扩散干扰距离[13]作为空间分辨率极限,并以此进行相邻测试单元间隔距离的设计,即间隔距离大于无扩散干扰距离。

日本Kyoto大学采用光电探测阵列和CCD对K-Rb混合气室内的自旋极化率分布进行了测量[18-19],其自旋极化率分布的操控仍然通过气室顶部放置的电流环线圈,如图8所示[18]。在使用CCD的过程中,发现由于背景光强造成的Bloom和Smear现象比较明显,因此不得不降低抽运光光强,这就会导致信号的下降。最终,每个通过的信号为64×32(像素),基于单像素尺寸26μm×26μm,可知每个探测单元的尺寸为1.66mm×0.83mm。日本Kyoto大学在2014年之后的设计中,均以美国Princeton大学2014年提出的无扩散干扰距离[13]作为空间分辨率极限,并以此进行相邻测试单元间隔距离的设计,即间隔距离大于无扩散干扰距离。瑞士Fribourg大学利用磁纳米颗粒操控原子气室内自旋极化率的空间分布,通过CCD测量不同位置的自旋极化率导致的荧光强度变化,由此获得自旋极化率的空间分布信息[20-21]。再借助该信息反推纳米颗粒的位置,其基本方案如图9所示[21]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]原子自旋陀螺基本模型Bloch方程的教学法研究[J]. 董海峰.  教育教学论坛. 2015(21)



本文编号：3296348