一、原子激光的传输和控制（论文文献综述）
严祥传[1]（2021）在《超冷简并费米气体的制备及其性质的研究》文中进行了进一步梳理超冷原子气体具有体系纯净、相互作用可控、自由度丰富等特点,是研究物质量子特性的理想体系。在超冷原子物理领域中,对超冷费米气体的研究也随着实验技术的不断进步而得到蓬勃发展。特别是近几年里相继有一系列新奇宏观量子现象在实验中得到观测并被研究,其中包括BEC-BCS间的渡越、具有标度不变性的膨胀行为、物质波孤子的形成等等。在不同的体系中这些现象都有所存在,有一部分还探究到了凝聚态物理、粒子物理和原子分子物理交叉领域中的一些基本物理问题。实验中,采用Feshbach共振技术,人们可以任意地对超冷费米气体中原子间的相互作用大小进行调节,这为研究具有强相互作用的费米气体特别是其处于BEC-BCS渡越区间的性质提供了技术支持。6Li超冷原子气体还是研究强关联效应非常好的体系,这是因为实验中所使用的6Li原子的Feshbach共振宽度有300 Gauss,易于调节。另外6Li原子是费米原子,三体损失小,体系寿命长,在强相互作用区间体系稳定,这为在实验上研究强相互作用体系提供了有力的条件。本论文主要介绍了 6Li原子超冷简并费米气体实验平台的搭建工作,并在此基础上研究了强相互作用费米气体的各向异性膨胀、三体复合损失、超冷分子BEC的形成以及原子在BEC-BCS渡越区间的物理性质。论文的主要成果概括如下:第一,设计并搭建了一套用于研究6Li超冷简并费米气体的实验系统,包括真空系统、激光系统、磁场系统、成像系统、控制系统和数据采集及处理系统。实验腔中真空度达到3× 10-9 Pa,原子在单束光偶极阱中的寿命能够达到25 s。激光系统包括波长为671 nm的共振光部分和1064 nm的偶极光部分。磁场系统包括MOT磁场、补偿磁场、塞曼减速磁场和Feshbach磁场。竖直方向成像系统是由双透镜组成的,分辨率约为8 μm。控制系统是用NI公司的Pxie6738和Pxie7858R两种板卡通过Labview软件书写程序实现的。同时,也使用了 Labview软件编写了数据处理部分,主要是把CCD获取到的图像的ACSII码转换为通用的原子团尺寸和数目等常量。第二,实现了 6Li原子的磁光阱,装载了 1× 109个原子,经过压缩磁光阱后,原子数目为5×108个,温度为500 μK。为了提高光偶极阱装载效率,进行了 6Li原子的D1线亚多普勒冷却,使原子的温度降低为57μK,原子数目为3 × 108个,相空间密度达到了 6.2× 10-5,原子在交叉光偶极阱中的装载数提高了近4倍。第三,设计了 Feshbach磁场的控制电路,利用PID电路反馈场效应管的G、S端改变Feshbach线圈中的电流,使磁场大小能够在0 Gauss到1000 Gauss内扫描。扫描过程中,在大电流源的外部控制端口加入模拟信号控制电源电压输出,让场效应管工作在额定功率以下。同时利用拍频锁相技术,制备了高场的探测光。通过塞曼能级劈裂,标定了磁场大小与PID输入端参考电压的关系（线圈中的电流与采样电阻的乘积）。光交叉偶极中装载了 1.2×106个原子,偶极光功率降低到P=5.8 mW时,两组分原子总数目为7.1×104个,温度为T/TF=0.1。第四,通过控制磁场的大小调节散射长度,研究原子在不同散射长度下的各向异性膨胀,研究了三体复合过程和原子温度以及磁场大小的关系,通过直接蒸发冷却和扫描磁场的方法观察到了分子的玻色-爱因斯坦凝聚体,并研究了 BEC-BCS渡越过程。
李韩笑[2]（2021）在《氮气分子离子超快强场激发与相干辐射产生研究》文中指出超快强场激光技术的迅猛发展让人们获得了短脉宽、大能量、宽波段的激光,为研究光与物质之间的相互作用引入了先进的技术手段。强激光场作用下光与物质的相互作用从传统的微扰区过渡到非微扰区,产生了隧穿电离、激光等离子体、高次谐波等丰富的强场物理现象。高强度飞秒激光在透明介质内传输,由于克尔效应和等离子体等非线性作用形成光丝。特别是,在与空气的极端相互作用下产生空气激光辐射,于近十年来引发人们的广泛关注。这种以大气分子作为增益介质获得的远场无腔式光放大效应,经过飞秒激光的长距离传输,具有谱宽窄、亮度高和相干性好等特点,在远距离分子检测和环境监测等领域具有重要应用价值。依据增益介质形态可将空气激光划分为原子、分子和离子激光三类。目前,人们对原子激光和分子激光的形成机理已经得到较为系统的认知。然而,以氮分子离子激光为代表的离子激光耦合了电子态,振动态和转动态,涉及复杂而又丰富的电离和激发过程,其背后的产生机制至今仍未得到全面的理解。人们深入开展大量研究探索,从中发现了诸多新奇的物理现象和规律。本论文通过构建时频域精密操控的超快激光场,驱动氮分子电离与激发,聚焦氮分子离子激光产生过程研究,旨在揭示强场电离后多电子态耦合下的粒子数布居对形成氮分子离子相干辐射的重要作用,并利用偏振调制的超快激光场对氮分子离子激光的强度进行调控和放大。论文主要研究内容概括如下:1、探究电子回碰激发对N2+激光产生的物理机制。实验构建圆偏双色（Bicircular two-color,BTC）超快激光场操控电子隧穿激发和重散射动力学行为。根据电子在反旋BTC光场驱动下会返回并发生与母核的碰撞,而在同旋BTC光场下几乎不发生回碰的特性,通过比较同旋、反旋BTC光场激发N2+跃迁产生的428 nm激光效率,发现同旋、反旋光场下产生的428 nm激光强度并无显着差异,排除了在该实验中电子回碰激发过程对N2+激光产生的重要作用。同时,根据428 nm激光强度随双色场相对电场比例的依赖关系,揭示了N2+多个电子态之间发生的光子偶极跃迁效应,使人们对N2+激光产生过程的理解更加清晰。此外,基于种子光放大原理,通过圆偏双色场实验方案获得了圆偏振的空气激光信号。2、实现N2+激光的时空精密操控。实验构建波形可调谐的偏振旋转（Polarization-skewed,PS）超快激光场,通过改变PS激光脉冲前沿和后沿相对电场强度,沿空间不同方向驱动并操控N2电离过程和离化后基态N2+激发跃迁过程,实现对391nm和428 nm两种N2+激光的有效调控。通过调节入射激光能量,实验还展现了氮分子电离和光耦合跃迁两步过程受泵浦激光能量影响的竞争机制,并发现428nm激光产生中的这种竞争关系依赖更高的激光能量阈值。除此以外,通过精确的相位补偿技术,实现了N2+激光强度随PS光场相位变化的调控。3、获得高增益的N2+激光。实验利用近红外PS调制的激光场与红外（Infrared,IR）线偏振激光场复合的PS+IR激光场与氮分子作用,氮分子被电离后先后通过受激拉曼激发和单光子跃迁过程,基态Χ2Σg+态上的粒子被大量抽运至中间电子态A2Πu态,加剧了N2+的B2Σu+态与Χ2Σg+态间有效粒子布居反转。相较于传统纯线偏光泵浦方案,实验获得的391 nm N2+激光强度得到5～6个数量级的放大。通过改变入射激光能量、波长等条件,实验还探究了N2+激光放大行为的变化。高增益N2+激光的获得推动了空气激光的远程应用。4、揭示分子轴取向依赖的N2+受激辐射物理机制。实验搭建小角度非共线双色激光场实现对N2+激光的时域泵浦探测,通过调控泵浦激光脉冲和种子激光脉冲的相对偏振和延时,得到不同延时下428 nm激光强度随探测光偏振的依赖关系。利用注入种子光放大的探测手段,发现了氮分子在泵浦光作用下发生电离与单光子跃迁后,以及在泵浦光驱动下产生空间排列后的两种受激辐射过程,揭示了分子轴空间取向依赖的受激辐射放大过程产生N2+激光的物理机制。
姚金平,程亚[3]（2020）在《空气激光：强场新效应和远程探测新技术》文中指出空气激光是以空气为增益介质产生的相干辐射,具有高准直度、高相干性、高强度以及自由空间传输等优点,为远程探测提供了全新的技术途径。同时,空气激光是强场超快激光与空气中的原子分子相互作用的结果,蕴含了新颖而丰富的强场物理效应。综述了空气激光近年来的主要研究进展。首先介绍了三类空气激光的产生途径及基本特征,然后从氮气离子激光的增益机制以及量子相干性两个层面阐述了空气激光所蕴含的新物理效应,并讨论了空气激光在远程探测中的应用,最后总结了空气激光研究的意义,展望了该方向面临的机遇与挑战。
高超[4]（2019）在《Na、Rb原子BEC激光系统的优化与改进》文中进行了进一步梳理在凝聚态物理中,光与物质相互作用性质的探究是一个重要的研究领域。在nK量级的温度下,稀薄碱金属原子气体会出现玻色爱因斯坦凝聚（BEC）、费米简并等宏观的凝聚现象。玻色爱因斯坦凝聚（BEC）为凝聚态物理提供了更为理想的实验平台,在玻色爱因斯坦凝聚（BEC）的基础上可以做量子相变、光与物质相互作用等基础物理问题的研究。但实现BEC却需要多个实验环节和学科的紧密结合,其中包括;超高真空系统、激光冷却系统、磁光阱及磁场控制电路、快速精确的时序控制等模块的联合,因此任何一个实验模块的成功和稳定都是实现BEC不可或缺的一环也是一项对技术的挑战。本文首先回顾BEC的研究历史和实现BEC所需要的具体步骤和相关原理,其次介绍本人在中科院物理研究所Q01小组对钠原子（23Na）BEC实验平台装置和铷原子(87 Rb)BEC平台的的激光系统的稳定与锁频的相关研究。我们设计和改进了光电探测器（PD）与锁相放大电路,成功消除了两个电路间产生的杂散信号和震荡,得到稳定且带宽小于1MHz的单模激光,成功实现原子在超精细能级结构间的定向原子态跃迁。改进后的激光系统具有很好的抗干扰能力,试验台的机械振动和实验室内的声波振动与温度变化都不会导致激光器脱锁,使激光器的锁频时间稳定在三个小时以上。其次我们使用两台廉价的从激光器成功将5mw和0.5mw的两束的种子光放大百毫瓦级别,不仅大大减少了实验成本还使得后期做抓捕原子时可以抓捕到更多的原子。并最终使用稳定的激光冷却系统,在MOT中抓捕到了1.4E10原子数的钠原子黏团。实验中的具体工作有半导体激光器的调节、激光移频光路的调节和改进、原子饱和吸收谱的测量,toptica激光器的锁频模块的改进、声光调制器对激光的移频,光路调节过程中遇到的问题与处理方法,主从激光的注入锁定技术。
毛惊涛[5]（2019）在《跟踪式铯原子激光磁力仪电子学系统设计》文中研究表明得益于光物理领域的快速发展,高精度的磁场测量技术得到极大的发展,其被广泛应用于地质调查、矿藏勘探、生物磁场测量、军事监测、磁共振成像等领域。铯原子激光光泵磁力作为一种高精度的磁场测量仪器,具有灵敏度高、频率响应快、采样率高、功耗低等多种优点,成为当今世界各国磁力仪领域的研究热点。跟国外发达国家相比,我国对于光泵磁力仪的研究在一些技术指标上仍有很大的差距,且暂无成熟的产品。因此研究高性能指标的铯光泵磁力仪具有重要意义。本文首先介绍了跟踪式激光光泵磁力仪的研究背景及其原理,阐述了该磁力仪电子学系统的设计思想及整体设计方案。其次,针对电子学系统中的关键电路和信号处理中的关键技术进行了详细探讨。最后,论文还分析了跟踪式激光光泵磁力仪各功能模块和整机性能的测试方法和测试结果。该款磁力仪的电子学系统主要由激光器控制回路、射频场扫描控制回路、以及信号的检测与处理几个部分组成,其中关键部分为激光器温度控制电路、基于FPGA的多路相干信号源、数字锁相处理算法等。论文的主要研究工作也体现在这些方面,具体研究内容为:1)设计并优化了激光器温度控制电路,实现了激光器波长的稳定、提高了磁力仪灵敏度。温度直接影响激光器的输出波长,激光器温度的稳定与控制是磁力仪的关键技术之一。以MAX1978温度控制芯片为核心,对其外围核心元器件、PID电路参数、电路板布局、激光器保护电路等做出了大量优化,实现了控温快、体积小、安全性高的温控电路单元。经11小时长时间测试,该温控单元温度漂移低于0.003°C,VCSEL波长变化量小于0.14pm,温度步进连续可调。2)提出了基于FPGA的多路相干信号源方案,解决了跟踪式激光光泵磁力仪需四路相干信号的特殊需求,且体积小、易控制。信号分别提供给射频场扫描的扫描信号以及用于解调的相位相关的参考信号、提供给激光器稳频的控制信号以及由于解调的相位相关的参考信号。该单元采用基于FPGA的DDS设计方案实现,编写关键FPGA逻辑设计各路信号输出相位差精确可调、具有频率调制的扫描波形,设计了合适的硬件电路使输出频率达70KHz-350KHz,分辨率达0.35mHz。3)提出了数字锁相信号检测方案,设计了磁共振信号的数字锁相解调算法,实现了磁场的精确测量。使用MATLAB仿真分析了数字锁相器和滤波器的核心算法,并通过STM32实现了数字锁相功能,通过磁场信号和频率之间相应的拉莫尔系数是3.49857Hz/nT得到所测磁场的值,该方案能解调磁场对应的信号频率达到350KHz。
魏春华[6]（2018）在《87Rb原子玻色-爱因斯坦凝聚态的制备与加速度测量技术研究》文中研究说明高精度加速度计是惯性导航的核心传感器件,在基础理论研究、国家重大工程和国防基础设施建设中发挥重要的作用,基于冷原子干涉的高精度加速度测量技术发展迅速,展现出了广阔的应用前景。本文以冷原子干涉技术在惯性测量中的应用为目标,将玻色-爱因斯坦凝聚态的快速制备与原子干涉相结合,研制了一套基于光学波导的冷原子干涉加速度测量系统,并对系统进行了较为详尽的理论分析和实验研究。论文主要创新性工作总结如下:1.提出了一种基于光学波导的加速度测量方法。基于布拉格衍射型Mach-Zehnder冷原子干涉仪的惯性测量原理,优化设计了加速度测量系统的真空、电子学、光学等模块。自主研制了外腔半导体激光器,激光器线宽优于100kHz,输出功率约70mW,连续不跳模范围大于20GHz。经过磁光阱、偏振梯度冷却和蒸发冷却等过程后,制备出106个温度为50nK的纯玻色-爱因斯坦凝聚态原子团,随后将超冷原子团绝热的装载进入线性光学波导,通过施加波导轴向的三束π2-π-π2脉冲,实现干涉加速度测量。在T（28）1ms的情况下,系统获得的最高加速度灵敏度约为10-3m/s2。2.提出了一种基于二维光学晶格的87Rb原子拉曼边带冷却方法。研究了拉曼边带冷却的工作原理,设计了基于87Rb原子拉曼边带冷却的详细实验方案,通过二维光学晶格中的拉曼边带冷却,最终获得的原子团温度约为1.5μK,与偏振梯度冷却后的温度相比降低了一个数量级。该冷却方式降低温度的同时不改变原子团的空间密度,能够大幅提高相空间密度,可以用于实现全光BEC的制备,或者作为蒸发冷却的前级冷却方案,提高冷却效率。3.提出了一种基于数字鉴频鉴相器的激光锁相方案。设计了一块紧凑型、低噪声的数字光学锁相环板卡,适用于两台外腔半导体激光器之间的相位锁定。与传统光锁相环通过微波拍频降频的方式不同,本方案通过一个分频器对拍频信号进行下变频,并设计出超低相位噪声的射频发生器作为参考信号,避免了使用额外的商业微波和射频发生器。实验过程中,从激光器稳定的锁定在主激光器上,频率差在1GHz12GHz范围内可调,两台之间的拍频线宽优于1Hz,激光器频率跳变1GHz的转换时间约为10ms。4.提出了一种基于外腔半导体激光器的大失谐光晶格实验方案。详细的研究了光晶格光束的校准、频率失谐的调整以及光强输出的控制方式。在磁光阱和偏振梯度冷却的基础上,研究了光学晶格的总光强和频率失谐等参数对原子装载的影响,实现了光晶格中冷原子的绝热装载与卸载。通过光强调制的方法,测量了光晶格的振动频率。光晶格的引入,使得原子团在保持原有空间密度的同时,温度降低为原有的1/3。实验系统结构简单,仅仅通过一台普通的外腔半导体激光器和一个锥形放大器,能够实现对光晶格各项指标的灵活控制,对光晶格系统的设计具有很大的指导意义和参考价值。5.提出了一种基于全光学方式的玻色-爱因斯坦凝聚态制备方法。由于量子数F和mF与偶极势之间相互独立,光阱能够将原子限制在任何超精细能级和塞曼子能级,全光BEC能够进行更为丰富的实验研究。与此同时,全光BEC能够减少蒸发冷却过程时间,缩短BEC的制备周期,满足精密测量领域对测量频率的需求。实验过程中,省略了四极磁阱压缩和射频蒸发冷却的过程,将前级冷却后的原子团直接装载进入光偶极阱进行逃逸蒸发冷却,在3s内制备出了一团温度约为50nK、原子数目约为1?105的纯BEC。
吴裕平[7]（2018）在《波色费米超流混合自由空间量子通信实验研究》文中研究指明基于超冷原子的超流研究是当前超冷量子气体研究的重要方向。本论文中首先介绍了基于6Li和41K的玻色-费米超流混合系统的实验实现。为了实现超流混合,实验中首先搭建了一套包括超高真空系统、共振激光系统、激光频率锁定与功率控制系统、磁场系统、时序控制系统、射频系统、水循环冷却系统、运行状态监控系统等的复杂的实验装置。然后实验对原子实施激光冷却。激光冷却过程包括6Li原子的塞曼减速器和41K原子的改良型的2D+MOT,双原子3DMOT,压缩磁光阱,6Li原子的UVMOT和41K原子的Gray Molasses等。通过激光冷却之后,原子团通过光泵浦极化之后装入到磁阱中并采用磁输运的方式输运到科学实验腔中。在科学实验腔的光塞磁阱中,实验中进行了光塞磁阱的射频蒸发冷却和6Li原子的协同冷却过程。在这一过程中,通过RF信号将阱边缘的高能41K原子驱除出束缚阱,而剩余原子则不断热平衡,最终降低原子团温度,提升相空间密度。与此同时,6Li原子将会通过与41K原子的碰撞而以协同冷却的方式同时得到冷却。光塞磁阱蒸发冷却完成之后,实验将原子团从磁阱转移到特殊设计的椭圆形光阱系统中。在光阱中实验首先通过射频技术将41原子转移到最低能量态,而6Li原子则制备成最低和次低能量态的平衡混态。然后实验中实施光阱蒸发冷却过程。通过缓慢降低光强,实验最终在圆盘形光阱中实现了超流的混合体,其中共有1.8× 105 41K原子（简并原子团比例大于80%）和1.5 × 106 6L1原子（T/TF<<8%）。在光塞磁阱的射频蒸发过程中,实验还通过精确调节磁阱射频蒸发冷却过程,实现了磁阱的玻色-费米的简并混合。在实验实现的超流混合体后,首先通过分别确认两个组分均进入超流态以及两个超流体的空间重叠确认了超流混合体的存在。然后通过观测原子团的空间分布,观测到了两种超流体之间的相互作用并通过理论计算给出了平均场的解释。然后实验通过采用两束蓝失谐激光扰动以改变势阱形状并产生旋转的势阱,分别在单独的41KBEC、6Li的分子BEC、6Li的BCS超流、以及41KBEC和6Li BCS超流混合体中制备了量子化得涡旋阵列,并通过精确测量量子化涡旋的产生参数以及一系列的对比实验,能够观测到41超流对6LiBCS超流中量子化涡旋的产生以及寿命都有着显着的影响。在本论文中还介绍了本人在2010年到2012年参与的自由空间量子通信实验和量子卫星的部分工作。主要介绍了我们在青海湖地区实现了超过100km的量子纠缠分发和97km的量子隐形传态实验。实验一方面证实了即便在距离达到100km量级时依然能够得到破缺经典极限的纠缠分发结果以及量子态的隐形传输,另一方面也为后续的量子卫星实验平台积累了宝贵的经验。而量子卫星部分的工作主要是为量子卫星的纠缠源系统设计的一套光纤自动偏振控制的原型系统,该系统已经在量子卫星上得到了应用。
王恩龙[8]（2017）在《小型化锶原子激光冷却系统关键技术研究》文中指出基于锶冷原子的光晶格钟和原子干涉技术,可应用于高精度时频基准和量子精密测量领域,在未来的空间应用中具有明显的优势。研究空间锶冷原子应用,其关键一步是将原子冷却系统小型化。本文以小型化锶原子激光冷却为背景,研究小型化锶原子激光冷却系统中涉及的关键技术,主要研究内容有以下几个方面:（1）研究锶原子的物理特性和能级结构,分析光场对原子作用的理论,运用Doppler冷却原理,研究了锶原子激光冷却和俘获的原理和过程。通过一级冷却和二级冷却分别将锶原子减速并俘获到蓝色磁光阱（Blue MOT）和红色磁光阱（Red MOT）中。为减弱冷原子之间的相互作用,还需将冷原子装载到光晶格中。（2）设计并建立了小型化锶原子激光冷却真空系统和物理系统。分析真空系统需求,选取满足真空要求的材料和装置,利用分子泵-离子泵系统实现真空的抽取和维持。提出符合小型化指标的物理系统设计,主要装置包括电流加热锶原子源,永磁体塞曼减速器和内置线圈三维磁光阱,集成并测试了真空系统和物理系统。（3）设计了小型化锶原子激光冷却光学系统,建立了一级冷却光路。分析小型化锶原子激光冷却系统激光器的需求,设计了一级冷却,二级冷却以及光晶格光路。实现一级冷却461nm主激光器热原子束锁频,利用一级冷却光路,进行了原子冷却实验。（4）提出采用环形永磁体制作塞曼减速器的方法,优化塞曼减速器的设计参数,设计并集成了永磁体塞曼减速器。利用一级冷却光路,开展实验测试永磁体塞曼减速器的减速效率,实验结果表明,制作的永磁体塞曼减速器可将初速度为450m/s的热原子减速到100m/s,减速效率约为15%。
张东方[9]（2016）在《87Rb原子玻色—爱因斯坦凝聚的实现以及6Li和40K原子的激光冷却》文中研究表明玻色-爱因斯坦凝聚态和费米简并的实现是原子分子物理领域乃至整个物理界的巨大成就。人们第一次在实验上获得了一个宏观可操控的量子物体,它的实现给人们去认识和操控量子世界以巨大信心。近几年玻色费米混合气体成为人们研究的热点,它的研究为人们理解和研究高温超导、强相互作用、超冷分子和BEC-BCS渡越区等许多重要物理问题提供了一个新的路径和思路。这些物理研究的前提是实现玻色费米气体的量子简并。本论文的主要工作是为玻色费米混合气体简并的实现搭建一个实验平台。这里主要介绍目前的一些阶段性成果,这些成果主要包括我们已经实现了87Rb,40K和6Li原子的磁光阱（MOT）,并成功的利用两级MOT的构型将低真空MOTA中的87Rb原子转移到了高真空MOTB中。我们在此基础上高效率地将磁光阱中原子装载到了磁阱中,并详细地优化蒸发冷却过程,目前我们已经分别用532nm和767nm激光作为光塞在光塞四极磁阱中实现了玻色-爱因斯坦凝聚态。同时我们详细计算并提出了一套搭建各向同性光学谐振势阱的方案且正在搭建之中,这为后面我们将超冷原子装载到光阱里面奠定了基础。论文涉及的主要成果可以概括如下：第一,搭建了一个三组分玻色费米混合气体研究的实验平台,并成功实现三种原子87Rb,40K和6Li磁光阱。实验中我们直接从背景中俘获87Rb和40K原子,6Li的原子源通过2D-MOT预冷却然后利用推送光推送到MOTA中获得。我们最终俘获三者的原子数目分别为：1.5×109,4.0×108和4.0×108。第二,成功地在532nm光塞四极磁阱中实现了87Rb的玻色-爱因斯坦凝聚态。实验上我们成功地将87Rb原子由低真空腔转移到高真空腔中,通过解压缩磁光阱技术获得了亚多普勒温度（129μ.K）,并在此基础上高效率地实现了磁阱的装载（装载效率25%）,最终经过不断优化蒸发冷却过程,将原子团温度降到了100nK以下,获得了凝聚体的原子数目为1.2×105。第三,成功地在767nm光塞四极磁阱中实现了87Rb原子的玻色-爱因斯坦凝聚态。767nm激光作为光塞相比532nm激光作为光塞,优点是功率小,操作灵活,控制精度高,经过AOM之后没有光斑变形现象。最终获得的结果的信噪比要好于在532nm光塞四极磁阱中获得的结果。第四,经过理论计算提出了一套搭建各向同性光学谐振势阱的方案。我们利用三束远红失谐偶极光建立球形阱,并利用一对四极线圈消除了重力效应,最后还给出了一个详尽的实验方案。
何军[10]（2011）在《远失谐微型光学偶极阱中单原子的俘获和操控》文中进行了进一步梳理近年来,量子系统的相干操控无论在实验和理论上都获得了广泛关注,它的应用范围已从探索和研究基础的物理本质问题迅速扩展到量子通讯领域。许多物理系统都可以作为量子系统,例如超导环、量子点、被俘获的单离子、单原子等。单原子是一个完美的量子系统,借助于激光冷却技术可实现单个原子的冷却与俘获,相对离子或其它系统,单原子不易受外界电场和磁场的干扰,这种同环境弱耦合的特性对于其保持内态的相干性非常有优势。基于单原子的量子系统可以演示一些非经典效应,验证、完善量子理论；同时,经过扩展可以广泛应用于量子计算和量子通讯。例如,量子比特是|0>态和|1>态以及|0)和|1)的量子叠加态,基于单原子的量子比特可以实现信息的写入和读出；基于单原子量子比特的受控非门（CNOT门）是量子逻辑运算的基本构成单元,宏观数量的量子逻辑门可以实现量子计算；利用光与原子的纠缠,可以实现传递信息的飞行量子比特（光子）与存储信息的量子比特（原子）的相互作用,对实现量子网络和量子通讯具有重要意义。此外,基于激光冷却与俘获的单原子可以实现可控的单光子源,而单光子源是量子密码和量子线性计算的重要资源,在量子信息处理中具有重要意义。基于原子冷却与俘获的单原子制备和光学操控可以提供一个同环境充分隔离的实验研究平台。对于单原子的研究,可以使我们更深入、更准确地理解我们所处的物质世界及其相关的物理规律。单个原子的俘获和探测需要我们具备完备的理论和高精度的操控技术,在此基础上对俘获原子外部自由度和内部自由度的控制和有效探测,则是量子光学和冷原子物理的结合和应用。通过对阱的参数依赖关系的研究,人们设计出各种形式的磁光阱（MOT）；通过对MOT装载率的有效控制,人们实现了单原子的冷却与俘获。对于单原子的冷却与俘获,目前应用最广泛的方法主要有两种：（1）设计工作在特殊参数条件下的MOT,对MOT的装载率有效控制,实现少数原子甚至单原子的冷却与俘获；在此基础上,将冷却俘获的单原子转移到近保守的光学偶极阱中,完成后续的工作；（2）在常规MOT的基础上,首先冷却与俘获宏观数量的冷原子,再利用特殊设计的强聚焦的远失谐偶极阱在“碰撞阻挡效应”的帮助下从MOT中挑一个原子俘获到到光学偶极阱中来进行后续的实验。对于前一种技术路线,可以控制MOT的参数俘获并识别一定数目的原子,然后再转移到光学偶极阱中,在高效的转移条件下,确保光学偶极阱中是单个或确定数目的原子；当然,也可以利用合适的反馈控制回路,使MOT中大部分时间一直有效的俘获单个原子或确定数目的原子。对于后一种技术路线,需要对两个阱共同作用时的参数进行优化,使其工作在特定装载区域,实现单原子的俘获。MOT系统在冷却与俘获原子过程中,由于近共振光的存在,总是伴随着原子的吸收和自发辐射,上述过程会破坏俘获原子的内部自由度。光学偶极阱利用光与原子的偶极相互作用俘获预冷却的原子,特别是远失谐的光学偶极阱（FORT）,由于俘获光的频率远离原子跃迁线,其散射率极低,因此FORT可以认为是近似的保守势阱。在这种势阱中,原子内态的相干性可以得到较长时间的保持；同时,利用光斑的强聚焦或者光的干涉效应可以实现多种构型的光学偶极阱,其阱的尺寸可以做的非常小,这有利于对原子空间局域化,实现外部自由度的控制。单原子的装载、识别和操控,主要是通过探测阱中原子与特定光场的相互作用来实现的。单原子本身信号极弱,容易受到背景环境的影响和调整精度的限制,原子与其辐射光场的量子特性很大程度受限于原子外态和内态相干性的好坏；俘获在FORT中的原子,由于碰撞和噪声加热会造成FORT中原子的能量积累,这会加热原子并且降低原子的俘获寿命。因此,我们需要考虑的问题是如何搭建实验系统获得有效的单原子源或确定数目的原子源,如何利用有效的温度测量技术来评价阱中单原子的等效温度,以及如何对阱中的单原子进行有效冷却,如何延长单原子在阱中的俘获寿命。综合以上若干方面,本文述及的本人在博士期间完成的主要工作概括如下：1).从理论上研究了MOT的装载率与MOT参数的依赖关系,以此为出发点,设计搭建了一套单原子磁光阱实验系统及荧光收集系统,并在实验中实现了单原子的俘获和探测；2).在MOT中实现单原子的激光冷却与俘获,并在实验中研究了MOT中平均原子数与MOT参数的依赖关系；3).研究了单原子辐射荧光的参数依赖关系和辐射光场的统计特性；4).理论分析了FORT中单原子的加热机制,并对FORT中原子进行了激光冷却。利用推广的释放再俘获方法（R&R）方法测量了FORT中单原子的等效温度,并研究了等效温度与冷却参数的关系,冷却后获得单原子的典型等效温度约为17μK；利用优化的冷却参数降低光FORT中俘获原子的初始等效温度,在超高真空条件（-2x10-11Torr）获得了约130s的俘获寿命
二、原子激光的传输和控制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、原子激光的传输和控制（论文提纲范文）
（1）超冷简并费米气体的制备及其性质的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超冷原子的研究历史 |
| 1.3 国内外的研究进展 |
| 1.3.1 BEC-BCS渡越 |
| 1.3.2 量子模拟 |
| 1.3.3 量子输运 |
| 1.4 论文结构 |
| 第2章 超冷原子气体的相互作用和统计分布 |
| 2.1 超冷原子气体 |
| 2.2 散射理论和Feshbach共振 |
| 2.2.1 中心势中的两体问题 |
| 2.2.2 谐振势中原子的相互作用 |
| 2.2.3 Feshbach共振 |
| 2.3 量子统计 |
| 2.3.1 无相互作用玻色子 |
| 2.3.2 无相互作用费米子 |
| 2.3.3 有相互作用玻色子 |
| 2.3.4 有相互作用费米子 |
| 第3章 ~6Li原子的激光冷却与囚禁 |
| 3.1 真空系统 |
| 3.2 磁场系统 |
| 3.2.1 塞曼减速器 |
| 3.2.2 MOT线圈 |
| 3.2.3 Feshbach线圈的设计和控制 |
| 3.2.4 偏置磁场 |
| 3.3 光学系统及控制 |
| 3.3.1 激光冷却 |
| 3.3.2 偶极光装载 |
| 3.4 成像系统 |
| 3.4.1 零场吸收成像 |
| 3.4.2 高场吸收成像 |
| 3.5 时序控制及数据处理 |
| 第4章 ~6Li原子简并费米气体的制备 |
| 4.1 蒸发冷却 |
| 4.2 集体模式和参量共振 |
| 4.2.1 偶极模式 |
| 4.2.2 单极模式 |
| 4.2.3 参量激发 |
| 4.3 简并费米气体 |
| 第5章 强相互作用费米气体性质的研究 |
| 5.1 弹性散射和各向异性膨胀 |
| 5.2 非弹性散射和损失谱 |
| 5.3 分子BEC的形成与BCS区域的密度分布 |
| 第6章 总结和展望 |
| 工作总结 |
| 实验展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）氮气分子离子超快强场激发与相干辐射产生研究（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超快强场激光技术 |
| 1.1.1 超快强场激光的发展与应用 |
| 1.1.2 超快强场激光非线性传输 |
| 1.1.3 飞秒激光成丝中的现象及应用 |
| 1.2 空气激光 |
| 1.2.1 原子激光产生 |
| 1.2.2 分子激光产生 |
| 1.2.3 离子激光产生 |
| 1.2.4 空气激光的应用前景 |
| 1.3 论文主要工作 |
| 第二章 圆偏双色场探究电子回碰对产生N_2~+激光的贡献 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.2 激光驱动电子回碰理论 |
| 2.3 圆偏双色(BTC) 超快激光场 |
| 2.3.1 BTC光场产生方法 |
| 2.3.2 BTC光场驱动电子动力学行为 |
| 2.4 BTC光场探究N_2~+激光产生机制 |
| 2.4.1 BTC光场产生N_2~+激光实验探测 |
| 2.4.2 前向出射激光光谱成分分析 |
| 2.4.3 光场驱动电子回碰过程对N_2~+激光产生的贡献 |
| 2.4.4 改变BTC光场相对电场强度优化电子回碰概率 |
| 2.4.5 N_2~+激光产生过程中多电子态耦合效应 |
| 2.5 BTC光场诱导圆偏空气激光产生 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于偏振旋转超快光场的N_2~+激光时空操控 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 波形可控的偏振旋转(P S) 超快光场 |
| 3.2.1 PS光场调控N_2~+激光实验装置 |
| 3.2.2 PS光场驱动产生的N_2~+激光 |
| 3.2.3 PS光场的时空波形操控 |
| 3.2.4 PS光场绝对相位的确定办法 |
| 3.3 PS光场驱动下的N_2~+激光精密调控 |
| 3.3.1 利用PS光场波形调控N_2~+激光 |
| 3.3.2 不同能量下N_2~+激光产生中两步过程的竞争机制 |
| 3.3.3 基于PS光场相位的N_2~+激光精密操控 |
| 3.4 PS光场诱导产生N_2~+激光的偏振特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 高增益N_2~+激光的产生 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 PS+ IR超快光场驱动N_2~+激光产生实验装置 |
| 4.3 高增益N_2~+激光辐射产生 |
| 4.3.1 LP、PS、PS+ IR光场泵浦产生N_2~+激光 |
| 4.3.2 基于PS+ IR光场激发的氮分子离子基态抽运物理图像 |
| 4.4 实验参数对391 nm N_2~+激光的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 分子轴取向依赖的N_2~+激光时域探测 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 小角度非共线泵浦探测实验方案 |
| 5.3 种子光方向出射的N_2~+激光 |
| 5.4 分子轴取向依赖的N_2~+受激辐射过程 |
| 5.4.1 428 nm激光对探测光偏振依赖的时域二维分布 |
| 5.4.2 时间分辨的428 nm激光随探测光偏振方向的依赖变化 |
| 5.4.3 非共线双色场下N_2~+受激辐射物理机制 |
| 5.4.4 分子瞬态排列下的转动相干 |
| 5.4.5 沿泵浦光方向出射的N_2~+激光随探测光偏振的变化 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文内容总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间科研成果与荣誉奖励 |
| 致谢 |
（3）空气激光：强场新效应和远程探测新技术（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 空气激光的产生途径 |
| 2.1 原子类空气激光 |
| 2.2 分子类空气激光 |
| 2.3 离子类空气激光 |
| 3 N+2激光的强场新效应 |
| 3.1 N+2激光的增益机制 |
| 3.2 N+2激光产生过程中的量子相干行为 |
| 4 空气激光在远程探测中的应用 |
| 5 结束语 |
（4）Na、Rb原子BEC激光系统的优化与改进（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 玻色爱因斯坦凝聚(BEC)的发展历史 |
| 1.2 量子统计中的玻色费米分布与玻色爱因斯坦凝聚 |
| 1.3 激光器的产生 |
| 第2章 原子的激光冷却技术 |
| 2.1 激光冷却原子的发展历史 |
| 2.2 激光与原子的相互作用 |
| 2.3 激光冷却机制 |
| 2.3.1 多普勒冷却 |
| 2.3.2 亚多普勒冷却 |
| 2.4 高斯光束 |
| 2.4.1 束腰与瑞利半径 |
| 2.4.2 高斯光束的通光孔径 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 BEC实验平台 |
| 3.1 钠、铷原子的激光系统 |
| 3.1.1 钠、铷原子的超精细结构 |
| 3.1.2 钠、铷原子的移频光路的搭建 |
| 3.2 光路中的基本光学器件和基本光路 |
| 3.2.1 实验室使用的光学器件 |
| 3.2.2 实验平台的光路设计 |
| 3.3 钠、铷激光器 |
| 3.3.1 倍频二极管激光器的调节实验 |
| 3.3.2 分布反馈激光器(DFB) |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 钠、铷原子饱和吸收光谱的激光锁频实验 |
| 4.1 饱和吸收曲线的测量 |
| 4.2 激光器的锁频原理 |
| 4.3 激光器锁频系统的改进与优化 |
| 4.3.1 原锁频系统电路图 |
| 4.3.2 锁频系统的改进 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 主从激光的注入锁定和激光放大 |
| 5.1 注入锁定的发展历史 |
| 5.2 注入锁定理论的研究 |
| 5.3 主从激光的注入锁定实验 |
| 5.3.1 无边带的注入锁定实验 |
| 5.3.2 边带注入锁定实验 |
| 5.4 锥形放大器的研究 |
| 5.5 磁光阱(MOT)中的原子黏团 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）跟踪式铯原子激光磁力仪电子学系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 磁测量的意义 |
| 1.2 磁力仪研究现状 |
| 1.3 光泵磁力仪概述 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 第二章 铯原子磁力仪工作原理 |
| 2.1 铯原子磁力仪物理基础 |
| 2.1.1 铯原子的能级结构 |
| 2.1.2 光泵浦过程 |
| 2.1.3 塞曼分裂和原子自旋进动 |
| 2.2 跟踪式铯原子激光磁力仪整体系统组成 |
| 第三章 高精度激光器温度控制单元 |
| 3.1 激光器波长控制单元的方案 |
| 3.2 激光器温度控制器单元整体方案 |
| 3.2.1 电源控制电路 |
| 3.2.2 温度控制电路 |
| 3.2.3 模拟PID参数优化 |
| 3.3 温度控制电路的性能优化 |
| 3.4.1 核心元器件参数优化 |
| 3.4.2 电路板布局布线 |
| 第四章 基于FPGA的多路相干信号源 |
| 4.1 DDS信号源的基本原理 |
| 4.2 磁力仪对相干信号源技术指标要求 |
| 4.3 多路相干信号源总体方案 |
| 4.4 多路相干信号源模块设计 |
| 4.4.1 单片机与FPGA的信息交互 |
| 4.4.2 DDS波形输出电路 |
| 4.4.3 通道滤波器的设计 |
| 4.4.4 通道放大电路 |
| 4.4.5 相位精确调整模块 |
| 第五章 数字锁相的信号检测算法 |
| 5.1 信号的检测与处理模块方案 |
| 5.2 数字锁相技术的基本原理 |
| 5.3 数字锁相关键技术研究 |
| 第六章 测试与结果分析 |
| 6.1 激光器温度控制单元性能评估 |
| 6.1.1 激光器温度控制器性能评估方法 |
| 6.1.2 目标温度变化分析法 |
| 6.1.3 谱线平移分析法 |
| 6.2 多路相干信号源性能测试 |
| 6.3 跟踪式铯原子激光磁力仪整体性能测试 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）87Rb原子玻色-爱因斯坦凝聚态的制备与加速度测量技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 玻色-爱因斯坦凝聚态简介 |
| 1.1.1 玻色-爱因斯坦统计 |
| 1.1.2 玻色-爱因斯坦凝聚态的研究历程 |
| 1.2 玻色-爱因斯坦凝聚态的发展与应用 |
| 1.2.1 BEC的基础物理研究 |
| 1.2.2 基于BEC的原子干涉仪 |
| 1.3 本文主要研究工作与内容安排 |
| 1.3.1 主要研究工作 |
| 1.3.2 本文内容安排 |
| 第二章 原子冷却及惯性测量理论 |
| 2.1 铷原子特性 |
| 2.1.1 ~(87)Rb原子超精细能级结构 |
| 2.1.2 超精细能级的塞曼效应 |
| 2.2 原子冷却理论 |
| 2.2.1 磁光阱 |
| 2.2.2 偏振梯度冷却 |
| 2.2.3 蒸发冷却 |
| 2.3 双光子跃迁理论 |
| 2.3.1 拉曼跃迁 |
| 2.3.2 布拉格跃迁 |
| 2.4 原子干涉理论 |
| 2.4.1 干涉相移 |
| 2.4.2 Mach-Zehnder型原子干涉仪 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 超冷原子实验系统设计与实现 |
| 3.1 真空系统 |
| 3.1.1 原子的加热效应 |
| 3.1.2 真空系统设计 |
| 3.1.3 超高真空系统的实现 |
| 3.2 外腔半导体激光器 |
| 3.2.1 光栅反馈式外腔半导体激光器 |
| 3.2.2 “猫眼”激光器 |
| 3.3 光学系统 |
| 3.3.1 磁光阱 |
| 3.3.2 光晶格 |
| 3.3.3 光偶极阱 |
| 3.3.4 布拉格光 |
| 3.3.5 小型化光栅光谱仪 |
| 3.4 时序控制系统 |
| 3.5 射频信号源 |
| 3.5.1 基于VCO的射频驱动设计 |
| 3.5.2 基于DDS的射频驱动设计 |
| 3.6 激光电子锁相 |
| 3.6.1 锁相原理 |
| 3.6.2 锁相环系统建模 |
| 3.6.3 锁相环技术路径 |
| 3.6.4 激光器锁相实验 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 拉曼边带冷却的实验研究 |
| 4.1 磁光阱的装载 |
| 4.1.1 2D磁光阱的优化 |
| 4.1.2 3D磁光阱的装载 |
| 4.2 偏振梯度冷却 |
| 4.3 光晶格的装载与冷却 |
| 4.3.1 光晶格的方案设计 |
| 4.3.2 光晶格的校准 |
| 4.3.3 光晶格的输出控制 |
| 4.3.4 光晶格的实验研究 |
| 4.4 拉曼边带冷却 |
| 4.4.1 冷却方案设计 |
| 4.4.2 冷却实验结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 玻色-爱因斯坦凝聚态的实验研究 |
| 5.1 磁光混合阱BEC实验研究 |
| 5.1.1 四极磁阱的装载 |
| 5.1.2 射频蒸发冷却与磁阱向光阱转移 |
| 5.1.3 光偶极阱中BEC的实现 |
| 5.2 全光BEC实验研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 波导型原子干涉加速度测量技术研究 |
| 6.1 波导的优势及发展现状 |
| 6.2 光学波导的实验实现 |
| 6.3 光学波导型原子干涉仪 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（7）波色费米超流混合自由空间量子通信实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 第二章 玻色与费米超流 |
| 2.1 量子气体的统计规律 |
| 2.2 玻色-爱因斯坦凝聚(BEC) |
| 2.2.1 无相互作用玻色子的玻色-爱因斯坦凝聚体 |
| 2.2.2 弱(排斥)相互作用玻色-爱因斯坦凝聚体 |
| 2.2.3 BEC凝聚体的基本性质 |
| 2.2.4 BEC系统的动力学行为 |
| 2.2.5 BEC超流中的第一与第二声速 |
| 2.3 超冷费米气体 |
| 2.3.1 单自旋态费米子气体 |
| 2.3.2 相互作用超冷费米气体与BCS超流 |
| 2.3.3 费米子配对 |
| 2.3.4 BCS超流 |
| 2.4 BEC-BCS渡越 |
| 2.4.1 BEC-BCS演化过程 |
| 第三章 ~6Li-~(41)K波色-费米超流混合实验系统 |
| 3.1 实验系统总体介绍 |
| 3.2 ~6Li和~(41)K原子的共振激光系统 |
| 3.2.1 ~6Li原子共振激光系统 |
| 3.2.2 ~(41)K原子共振激光系统 |
| 3.3 激光频率稳定与调节 |
| 3.3.1 调频光谱法(Frequency Modulation (FM) Spectroscopy) |
| 3.3.2 调制转移光谱(Modulation Transfer Spectroscopy) |
| 3.3.3 可调差频法(tunable Frequency-offset locking) |
| 3.3.4 电荷泵锁相技术 |
| 3.4 激光功率控制 |
| 3.5 真空 |
| 3.5.1 Li原子和K原子源 |
| 3.5.2 科学实验腔 |
| 3.6 磁输运系统 |
| 3.6.1 磁输运工作原理 |
| 3.6.2 磁输运的电流控制 |
| 3.7 科学实验腔线圈系统 |
| 3.7.1 线圈系统 |
| 3.7.2 电流及其控制系统 |
| 3.8 RF系统 |
| 3.9 水循环冷却系统 |
| 3.10 吸收成像系统 |
| 3.10.1 吸收成像的基本原理 |
| 3.10.2 科学实验腔的三维成像系统 |
| 3.11 时序控制系统 |
| 3.11.1 NI PXI时序控制系统 |
| 3.11.2 光耦合信号系统 |
| 3.11.3 信号网络 |
| 3.12 状态监控系统 |
| 第四章 双原子的激光冷却与射频蒸发冷却 |
| 4.1 ~6Li原子的塞曼减速器 |
| 4.1.1 塞曼减速器的原理 |
| 4.1.2 ~6Li原子的Spin-Flip塞曼减速器 |
| 4.2 ~(41)K原子的改良型2D~+ MOT |
| 4.3 ~6Li-~(41)K双原子三维磁光阱(3D MOT) |
| 4.4 压缩磁光阱(Compressed MOT) |
| 4.5 ~6Li和~(41)K原子的亚多普勒冷却 |
| 4.5.1 ~6Li原子UV MOT |
| 4.5.2 ~(41)K原子灰光学黏团(Gray Molasses) |
| 4.6 高磁场D1线光泵浦与磁阱装载 |
| 4.7 光塞磁阱(Optically plugged magnetic trap) |
| 4.8 射频场蒸发冷却 |
| 4.8.1 光塞磁阱的射频蒸发冷却 |
| 4.9 玻色-费米简并混合 |
| 第五章 ~6Li-~(41)K玻色费米超流混合的实验实现 |
| 5.1 圆盘形交叉光偶极阱 |
| 5.1.1 光偶极阱的基本原理 |
| 5.1.2 圆盘状交叉光偶极阱 |
| 5.2 光阱的装载 |
| 5.3 原子态的制备 |
| 5.3.1 原子态的Landau-Zener转移 |
| 5.3.2 ~6Li原子自旋混态的实验制备 |
| 5.3.3 不同量子态原子之间的两体相互作用 |
| 5.4 原子态的大偏置磁场成像 |
| 5.5 光阱蒸发冷却与超流混合的实验实现 |
| 5.5.1 光阱蒸发冷却 |
| 5.5.2 ~6Li-~(41)K玻色费米超流混合的实验实现 |
| 5.6 超流混合体的界定 |
| 5.6.1 ~6Li超冷费米量子气体温度的确定 |
| 5.6.2 相分离观测超冷费米气体温度 |
| 5.6.3 ~6Li-~(41)K热平衡测量超冷费米气体温度 |
| 5.6.4 超流混合的空间重叠界定 |
| 5.7 ~6Li原子形状分析 |
| 5.8 超流混合体中相互作用分析 |
| 第六章 ~6Li-~(41)K超流混合体中的量子化涡旋的制备与研究 |
| 6.1 超流体中的量子化涡旋 |
| 6.1.1 单个量子化涡旋的结构 |
| 6.2 量子化涡旋的实验产生 |
| 6.3 ~(41)K BEC中的量子化涡旋的产生及其研究 |
| 6.4 ~6Li超流中的量子化涡旋的产生及其研究 |
| 6.5 超流混合中的量子化涡旋的产生及其行为的研究 |
| 6.5.1 超流混合体中同时产生量子化涡旋 |
| 6.5.2 超流混合体中量子化涡旋的相互作用研究 |
| 6.5.3 涡旋寿命对比 |
| 第七章 自由空间远距离量子信息实验研究 |
| 7.1 量子叠加、量子纠缠与Bell不等式 |
| 7.2 100公里纠缠分发 |
| 7.2.1 100公里量子纠缠分发实验研究 |
| 7.2.2 100km纠缠分发 |
| 7.3 97公里量子隐形传态 |
| 7.4 量子卫星纠缠源光纤极化控制 |
| 7.4.1 光场的Stocks分量描述 |
| 7.4.2 光学偏振态的Poincare球描述 |
| 7.4.3 利用三个波片补偿光纤偏振改变 |
| 7.4.4 利用保偏光纤来实现偏振保持 |
| 第八章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（8）小型化锶原子激光冷却系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 冷原子研究意义 |
| 1.1.2 冷原子光钟 |
| 1.1.3 冷原子干涉仪 |
| 1.2 锶冷原子研究现状 |
| 1.2.1 锶原子物理特性 |
| 1.2.2 锶原子能级结构 |
| 1.2.3 锶冷原子应用优势 |
| 1.3 本文的主要研究工作与内容安排 |
| 第二章 锶原子的冷却和俘获原理 |
| 2.1 原子的激光冷却和俘获原理 |
| 2.1.1 光场对原子的散射力和偶极力 |
| 2.1.2 Doppler冷却原理 |
| 2.1.3 磁光阱原理 |
| 2.1.4 光晶格原理 |
| 2.2 锶原子冷却和俘获原理 |
| 2.2.1 一级冷却 |
| 2.2.2 二级冷却 |
| 2.2.3 光晶格装载 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 小型化锶原子激光冷却真空系统和物理系统 |
| 3.1 小型化锶原子冷却真空系统 |
| 3.1.1 真空系统的要求 |
| 3.1.2 真空系统的建立和维持 |
| 3.2 小型化锶原子冷却物理系统 |
| 3.2.1 电流内加热锶原子炉 |
| 3.2.2 永磁体塞曼减速器 |
| 3.2.3 内置线圈磁光阱 |
| 3.2.4 小型化物理系统与传统大系统对比 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 小型化锶原子激光冷却光学系统 |
| 4.1 小型化锶原子冷却激光器系统 |
| 4.1.1 光栅反馈式外腔半导体激光器概述 |
| 4.1.2 小型化锶原子冷却系统激光器设计 |
| 4.1.3 461nm激光器热原子束锁频实验 |
| 4.2 小型化锶原子冷却光路系统 |
| 4.2.1 光路系统概述 |
| 4.2.2 一级冷却光路系统 |
| 4.2.3 二级冷却689nm光路系统 |
| 4.2.4 光晶格813nm光路系统 |
| 4.2.5 磁光阱光路系统 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 永磁体塞曼减速器设计 |
| 5.1 塞曼减速器原理与设计 |
| 5.1.1 塞曼减速器原理 |
| 5.1.2 永磁体塞曼减速器构造 |
| 5.2 塞曼减速效率的探测方法 |
| 5.2.1 实验装置 |
| 5.2.2 探测方法 |
| 5.3 塞曼减速的实验结果 |
| 5.3.1 塞曼减速器减速结果分析 |
| 5.3.2 不同Sr Dispenser电流下的减速结果 |
| 5.3.3 不同减速光频率失谐下的减速结果 |
| 5.3.4 关于减速效果的分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（9）87Rb原子玻色—爱因斯坦凝聚的实现以及6Li和40K原子的激光冷却（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 玻色-爱因斯坦凝聚态简介 |
| 1.2 费米简并量子气体简介 |
| 1.3 主要研究内容与章节安排 |
| 第二章 冷原子物理理论及相关实验技术介绍 |
| 2.1 冷原子物理理论 |
| 2.1.1 量子统计理论 |
| 2.1.2 玻色-爱因斯坦凝聚态理论 |
| 2.1.3 费米量子简并气体理论 |
| 2.2 激光冷却和磁光阱 |
| 2.2.1 光对原子的力 |
| 2.2.2 激光冷却 |
| 2.2.3 磁光阱 |
| 2.3 束缚磁阱理论 |
| 2.3.1 束缚磁阱理论 |
| 2.3.2 各类磁阱简介 |
| 2.3.3 光塞四极磁阱理论 |
| 2.4 束缚光偶极阱理论 |
| 2.5 蒸发冷却 |
| 2.6 吸收成像及数据处理 |
| 第三章 实验装置 |
| 3.1 真空及原子源系统 |
| 3.1.1 真空系统 |
| 3.1.2 原子源 |
| 3.2 激光技术 |
| 3.2.1 半导体激光器 |
| 3.2.2 激光放大器 |
| 3.2.3 注入锁定激光 |
| 3.2.4 声光调制器 |
| 3.2.5 激光频率稳定 |
| 3.3 吸收成像探测系统 |
| 3.3.1 光路结构 |
| 3.3.2 技术细节 |
| 3.4 四极磁阱和Feshbach磁场 |
| 3.5 实验控制与数据采集系统 |
| 第四章 ~(87)Rb,~(40)K和~6Li原子磁光阱的实现 |
| 4.1 ~(87)Rb原子磁光阱的实现 |
| 4.1.1 ~(87)Rb原子频率选择 |
| 4.1.2 ~(87)Rb原子的激光系统 |
| 4.1.3 ~(87)Rb原子磁光阱 |
| 4.2 ~(40)K原子磁光阱的实现 |
| 4.2.1 ~(40)K原子的频率选择 |
| 4.2.2 ~(40)K原子激光系统 |
| 4.2.3 ~(40)K原子磁光阱的实现 |
| 4.3 ~6Li原子磁光阱的实现 |
| 4.3.1 ~6Li原子的频率选择 |
| 4.3.2 ~6Li原子激光系统 |
| 4.3.3 ~6Li原子磁光阱的实现 |
| 第五章 ~(87)Rb原子的玻色-爱因斯坦凝聚 |
| 5.1 实验过程总览 |
| 5.2 MOTA到MOTB的光学转移 |
| 5.3 解压缩磁光阱过程 |
| 5.4 磁阱装载和压缩 |
| 5.5 TOF过程 |
| 5.6 532nm光塞四极磁阱中BEC的实现 |
| 5.6.1 光塞四极磁阱中的射频蒸发冷却及BEC的产生 |
| 5.6.2 BEC特性研究 |
| 5.7 767nm光塞四极磁阱中BEC的产生 |
| 5.7.1 767nm光塞势垒的产生 |
| 5.7.2 767nm光塞四极磁场中蒸发冷却和BEC的产生 |
| 第六章 各向同性光学谐振势阱 |
| 6.1 各向同性光学谐振势阱 |
| 6.2 重力的影响及其消除方案 |
| 6.3 光路选择 |
| 第七章 工作总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
| 作者简介 |
| 发表文章 |
（10）远失谐微型光学偶极阱中单原子的俘获和操控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| Content |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 单原子的激光冷却与俘获简介 |
| 1.1.1 磁光阱俘获单原子 |
| 1.1.2 光学偶极阱俘获单原子 |
| 1.1.3 微型光学腔俘获单原子 |
| 1.2 基于单原子系统的量子信息过程 |
| 1.3 小结 |
| 第2章 原子的激光冷却与俘获 |
| 2.1 磁光阱(MOT) |
| 2.2 光学偶极阱(FORT) |
| 2.2.1 光学偶极阱的经典模型 |
| 2.2.2 光学偶极阱的量子模型 |
| 2.2.3 光学偶极阱的多能级理论 |
| 2.3 单原子在FORT中的势能分布 |
| 2.3.1 一维FORT中单原子的势能分布 |
| 2.3.2 二维FORT中单原子的势能分布 |
| 2.3.3 三维FORT中单原子的势能分布 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 单原子的激光冷却与俘获 |
| 3.1 单原子的激光冷却与俘获 |
| 3.1.1 单原子磁光阱的参数依赖 |
| 3.1.2 利用碰撞阻挡效应俘获单原子 |
| 3.2 单原子磁光阱(MOT) |
| 3.2.1 单原子磁光阱的超高真空系统 |
| 3.2.2 单原子磁光阱的激光系统 |
| 3.2.3 单原子磁光阱的四极磁场 |
| 3.2.4 单原子的荧光探测系统 |
| 3.2.5 单原子磁光阱的实验实现 |
| 3.3 单原子光学偶极阱(FORT) |
| 3.4 小结 |
| 第4章 单原子MOT和FORT的参数测量 |
| 4.1 MOT装载率与四极磁场梯度的依赖关系 |
| 4.2 MOT平均原子数与光场的依赖关系 |
| 4.3 FORT中的单原子俘获 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 单原子荧光信号特性 |
| 5.1 MOT中单原子的荧光信号信噪比的改善 |
| 5.1.1 理论分析 |
| 5.1.2 信噪比的改善 |
| 5.2 MOT中单原子的荧光特性 |
| 5.3 光场统计特性与关联函数 |
| 5.3.1 光场统计特性 |
| 5.3.2 不同光场的二阶关联度 |
| 5.3.3 FORT中单原子的荧光光子统计特性测量结果 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 FORT中单原子的俘获寿命和等效温度 |
| 6.1 FORT光的噪声加热 |
| 6.1.1 FORT激光束强度噪声引起的原子加热 |
| 6.1.2 FORT激光束指向噪声引起的原子加热 |
| 6.1.3 FORT激光束的强度噪声加热模拟 |
| 6.2 FORT中单原子的激光冷却 |
| 6.3 FORT中原子激光冷却的动力学特征 |
| 6.3.1 光场中原子的运动 |
| 6.3.2 FORT中单原子激光冷却的动力学性质 |
| 6.4 FORT中单原子等效温度的测量 |
| 6.4.1 常规冷原子等效温度的测量方法简介 |
| 6.4.2 单原子等效温度的测量方法简介 |
| 6.4.3 FORT中单原子等效温度的实验测量和结果 |
| 6.5 单原子在FORT中的俘获寿命 |
| 6.5.1 单原子的俘获寿命测量 |
| 6.5.2 由背景原子碰撞决定的FORT中原子的俘获寿命 |
| 6.5.3 FORT光束强度噪声引起的加热 |
| 6.5.4 FORT中原子俘获寿命的延长 |
| 6.6 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 博士研究生期间完成的学术论文和会议报告 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
四、原子激光的传输和控制（论文参考文献）
- [1]超冷简并费米气体的制备及其性质的研究[D]. 严祥传. 中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院), 2021(01)
- [2]氮气分子离子超快强场激发与相干辐射产生研究[D]. 李韩笑. 华东师范大学, 2021(08)
- [3]空气激光：强场新效应和远程探测新技术[J]. 姚金平,程亚. 中国激光, 2020(05)
- [4]Na、Rb原子BEC激光系统的优化与改进[D]. 高超. 河北科技大学, 2019(07)
- [5]跟踪式铯原子激光磁力仪电子学系统设计[D]. 毛惊涛. 华中师范大学, 2019(01)
- [6]87Rb原子玻色-爱因斯坦凝聚态的制备与加速度测量技术研究[D]. 魏春华. 国防科技大学, 2018(02)
- [7]波色费米超流混合自由空间量子通信实验研究[D]. 吴裕平. 中国科学技术大学, 2018(06)
- [8]小型化锶原子激光冷却系统关键技术研究[D]. 王恩龙. 国防科技大学, 2017(02)
- [9]87Rb原子玻色—爱因斯坦凝聚的实现以及6Li和40K原子的激光冷却[D]. 张东方. 中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所), 2016(08)
- [10]远失谐微型光学偶极阱中单原子的俘获和操控[D]. 何军. 山西大学, 2011(05)
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