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磁光阱

囚禁中性原子的有效手段

磁光阱是一种囚禁中性原子的有效手段。

简介
它由三对两两相互垂直、具有特定偏振组态井且负失谐的对射激光束形成的三维空间驻波场和反亥姆赫兹线圈产生的梯度磁场构成。磁场的零点与光场的中心重合，负失谐的激光对原子产生阻尼力，梯度磁场与激光的偏振相结合产生了对原子的束缚力，这样就在空间对中性原子构成了一个带阻尼作用的简谐势阱。
1996年我们在国内首次实现了锆原子的盛光阱，以l0 /cm 的密度囚禁了约lD 个始原子。由于受当时的条件所限，实验所用的半导体澈光系统比较简陋，其输出功率(约15 mW)和光束质量(非高斯光柬，截面光强分布不均匀J撮不理想，它们成为限制磁光阱性能的主要田索。为此，我们对上述激光系统进褪大的改进f1)采用两缎注入镬定技术的半导体激光器组来增加系统的输出功事。用光栅外腔激光器作为主激光(频率稳定于CsD2域6 ， -+6 的饱和吸收谱中F=4_+F 1 3，5的交叉线上，其颠率比囚禁所用跃迁低226 MfIg)。
注入镇定一台50 mW 的从激光器sL1，其输出光通过一十声光晶体的两次通过系统(主要是为了保证在改变声光晶体的调制鞭率时，光束方向不变)，其频率可以蓝移16Q~240 MⅡz，该系统的精出光柬再击注入镇定两十二级激光器fSDL5420，150 row；(2)用棱镜将半导体激光的光斑从椭圆转换为圆形，通过调整准直透镜的距离并用光闸遮挡高阶横模，可以获得很好的高斯光柬。再经过望远铙扩散后，获得了直径在1,5 cm的光柬。经过上述改进，在经过后续的光学变换后，在水平方向每柬光的功率可以超过10 mW，在垂直方向上功率超过20mW 。用另外一束镁定于CsD2线6Sl/2，F1 3_+6危力 =4的激光照射六束光的交叉区域，开启梯度磁场，可以观察到被囚禁的铯原子云，通过调节声光晶体的调制频率，使原子云最亮此时囚禁的原子欹日可以达到10E+9量级，密度10E+11/cm 量级，比我们最初的结果提高了两十数量级。
高数率的原子磁光阱为进一步实现光学粘团和原子打下了良好的基础，它也可以应用到非线性光学或原子光谱的研究中。
工作原理
由多普勒制冷可知会在平均辐射压力的作用下会形成光学黏团， 将原子汇聚在一定的区域内，但光学黏团不稳定，原子会发散或逃逸。故加一势阱，使原子受到内向力的作用而束缚在一定的区域内而不发生逃逸。
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