超冷玻色气上二维自旋轨道耦合的实验研究
本文关键词：超冷玻色气上二维自旋轨道耦合的实验研究 出处：《中国科学技术大学》2017年博士论文 论文类型：学位论文
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【摘要】：本文旨在通过玻色爱因斯坦凝聚体实现自旋轨道耦合,对超流体、拓扑绝缘体以及其他一些物理问题进行模拟和研究。在研究过程中,我们对自旋轨道耦合的各种性质进行了探讨,并根据需要发展了一些技术方法。固体体系中的自旋轨道耦合存在丰富的物理问题和现象。例如拓扑绝缘体、Majorana费米子、自旋器件等等。超冷原子作为最为简单的多体系统之一,是研究自旋轨道耦合的理想平台,具有高纯净、高可控等特点。本文首先介绍了实现和研究玻色爱因斯坦凝聚体与自旋轨道耦合的装置和技术手段。新的装置和技术包括Cicero时序控制系统,Kapitza-Dirac衍射标定技术,Bragg谱技术,磁场稳定技术系统等等。我们采用Bragg谱技术,测定了一维自旋轨道耦合系统中的激发谱,并对其中表现出来的声子-极大子-旋子结构特性进行了研究。我们发现在相变点附近,旋子模和声子模有不同程度的减弱。接着,我们在原有Raman耦合技术的基础上,提出并实现了一个极简的二维自旋轨道耦合系统,该系统方案无需相位锁定,对光势的精细调控也没有很高要求,具有维度可调、加热小、拓扑稳定等特点。基于这一实现,我们观察了系统的拓扑相变和动量空间中的自旋极化分布情况。接着,在原有二维方案的基础上,我们提出了一个升级改进方案,保证了完整的C4对称性,使实验更为简单、紧凑、稳定,系统寿命也得到了很大提升。我们以此为基础,测量了该拓扑系统的拓扑相图和能带结构。人工合成超冷原子自旋轨道耦合有丰富的物理现象。对超流体,拓扑绝缘体等物理问题的研究帮助很大。我们的二维自旋轨道耦合方案可调控从一维到二维的转变,而且加热小、拓扑稳定。为使用超冷原子研究奇异量子相提供了重要的研究手段。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O469
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，本文编号：1323626
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