冷原子束系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
發(fā)布時間：2020-12-07 00:14
在原子干涉儀、原子陀螺儀等精密測量的領(lǐng)域中,最基本也是最重要的一步就獲得冷原子,而當實驗需要連續(xù)和高重復性的測量時,對于冷原子的裝載就會要求有更快的速率。為了能更快的裝載冷原子,就需要一束高通量、低速的冷原子束。本論文搭建了基于二維磁光阱來制備冷原子束的系統(tǒng)以滿足冷原子實驗中的要求。本論文主要介紹了通過搭建二維磁光阱系統(tǒng)來制備原子束實驗中的關(guān)鍵技術(shù)。通過四個獨立可控制的磁場線圈調(diào)節(jié)電流來控制原子團的位置,使之對準出射小孔。在冷卻光為55mw、紅失諧20MHz,推送光2.5mw、紅失諧30MHz的條件下,制備得到原子束。同時在探測區(qū)域搭建3D-MOT,使用每束光功率為10mw的3D-MOT來捕獲推送過來的原子,為了避免推送光對3D-MOT的影響,實驗中將3D-MOT的中心抬高了 3mm左右,最終得到裝載率為2.84×109 atoms/s的87Rb冷原子束。
【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：50 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１啁啾冷卻實驗裝置示意圖??
Ｚ?Ａ?Ｂ?Ａ?Ｂ?Ａ?Ｂ??圖１．３塞曼減速裝置示意圖??１．２．３磁光阱??以上兩個方法都是從補償多普勒頻移出發(fā)來進行原子束減速的，有著共同的缺點：由于??原子束從束源得到，碓直性比較差，而這些方案也無法很好的解決這個問題，因此所得到的??原子束會有比較嚴重的橫向擴散的問題，當原子束被送到３Ｄ－ＭＯＴ的時候，會造成原子的??浪費，也會影響原子的裝載效率。特別的，塞曼冷卻實驗方案中的塞曼冷卻器由于有大量的??磁場線圏，因此其產(chǎn)生的磁場對于實驗的其他系統(tǒng)都會產(chǎn)生一定的影響。為了避免這些缺點，??４??
Ｈ??ｚ??圖１．２塞曼減速器裝置示意圖及磁場分布??１９８２年Ｗ．Ｄ．Ｐｈｉｌｌｉｐｓ首先使用這種裝置對原子束進行激光冷卻，他們在距離納原子熱??爐出口距離５０ｃｍ的地方放置塞曼減速器，長度為６０ｃｍ。并入射直徑為５ｍｍ功率為３０ｍＷ??的冷卻光用來減速，將原子束速度減到原來速度的６０％，相當于吸收了?１５０００個光子，并??預(yù)測如果加大螺線管的長度和螺線管內(nèi)磁場梯度，可以在橫向加熱現(xiàn)象出現(xiàn)之前將原子速度??降低到原來的１０％［２１］。隨后Ｗ．Ｄ．?Ｐｈｉｌｌｉｐｓ將實驗改良之后，更是將原子束速度減到零，速??度分布半高全寬（ＦＷＨＭ）只有７５／／？／ｓ，相應(yīng)的動力學溫度為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??圖１．３塞曼減速裝置示意圖??１．２．３磁光阱??以上兩個方法都是從補償多普勒頻移出發(fā)來進行原子束減速的，有著共同的缺點：由于??原子束從束源得到
【參考文獻】：
期刊論文
[1]冷原子干涉儀中二維磁光阱線圈的優(yōu)化設(shè)計[J]. 樊鵬格,吳易明,賈森,王先華. 紅外與激光工程. 2016(06)
[2]Intense source of cold cesium atoms based on a two-dimensional magneto–optical trap with independent axial cooling and pushing[J]. 黃家強,顏學術(shù),吳晨菲,張建偉,王力軍. Chinese Physics B. 2016(06)
[3]應(yīng)用于銫原子噴泉鐘的二維磁光阱研制[J]. 吳長江,阮軍,陳江,張輝,張首剛. 物理學報. 2013(06)
[4]冷原子束在線檢測系統(tǒng)[J]. 王曉佳,馮焱穎,薛洪波. 中國激光. 2012(05)
本文編號：2902257
【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：50 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１啁啾冷卻實驗裝置示意圖??
Ｚ?Ａ?Ｂ?Ａ?Ｂ?Ａ?Ｂ??圖１．３塞曼減速裝置示意圖??１．２．３磁光阱??以上兩個方法都是從補償多普勒頻移出發(fā)來進行原子束減速的，有著共同的缺點：由于??原子束從束源得到，碓直性比較差，而這些方案也無法很好的解決這個問題，因此所得到的??原子束會有比較嚴重的橫向擴散的問題，當原子束被送到３Ｄ－ＭＯＴ的時候，會造成原子的??浪費，也會影響原子的裝載效率。特別的，塞曼冷卻實驗方案中的塞曼冷卻器由于有大量的??磁場線圏，因此其產(chǎn)生的磁場對于實驗的其他系統(tǒng)都會產(chǎn)生一定的影響。為了避免這些缺點，??４??
Ｈ??ｚ??圖１．２塞曼減速器裝置示意圖及磁場分布??１９８２年Ｗ．Ｄ．Ｐｈｉｌｌｉｐｓ首先使用這種裝置對原子束進行激光冷卻，他們在距離納原子熱??爐出口距離５０ｃｍ的地方放置塞曼減速器，長度為６０ｃｍ。并入射直徑為５ｍｍ功率為３０ｍＷ??的冷卻光用來減速，將原子束速度減到原來速度的６０％，相當于吸收了?１５０００個光子，并??預(yù)測如果加大螺線管的長度和螺線管內(nèi)磁場梯度，可以在橫向加熱現(xiàn)象出現(xiàn)之前將原子速度??降低到原來的１０％［２１］。隨后Ｗ．Ｄ．?Ｐｈｉｌｌｉｐｓ將實驗改良之后，更是將原子束速度減到零，速??度分布半高全寬（ＦＷＨＭ）只有７５／／？／ｓ，相應(yīng)的動力學溫度為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??圖１．３塞曼減速裝置示意圖??１．２．３磁光阱??以上兩個方法都是從補償多普勒頻移出發(fā)來進行原子束減速的，有著共同的缺點：由于??原子束從束源得到
【參考文獻】：
期刊論文
[1]冷原子干涉儀中二維磁光阱線圈的優(yōu)化設(shè)計[J]. 樊鵬格,吳易明,賈森,王先華. 紅外與激光工程. 2016(06)
[2]Intense source of cold cesium atoms based on a two-dimensional magneto–optical trap with independent axial cooling and pushing[J]. 黃家強,顏學術(shù),吳晨菲,張建偉,王力軍. Chinese Physics B. 2016(06)
[3]應(yīng)用于銫原子噴泉鐘的二維磁光阱研制[J]. 吳長江,阮軍,陳江,張輝,張首剛. 物理學報. 2013(06)
[4]冷原子束在線檢測系統(tǒng)[J]. 王曉佳,馮焱穎,薛洪波. 中國激光. 2012(05)
本文編號：2902257
本文鏈接：http://www.wukwdryxk.cn/kejilunwen/yiqiyibiao/2902257.html
