發(fā)布時間：2021-07-30 22:44

　　單原子在量子寄存器、單光子源等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用,單原子的內(nèi)部自由度可以提供量子信息處理過程中的量子比特,此外,單原子與單光子之間的糾纏也為量子信息處理和量子計(jì)算提供了條件�；诜@在微尺度光鑷中單原子構(gòu)成的單光子源具有可與原子躍遷線匹配、窄帶寬、原子幾乎不與外界光場和電場相互作用等優(yōu)勢。里德堡原子由于其輻射壽命長、軌道半徑大、原子間相互作用較強(qiáng)、對外界電磁場敏感等特點(diǎn),利用單原子光鑷俘獲里德堡原子在量子光學(xué)的基礎(chǔ)研究、精密測量、量子信息處理等方面具有重要意義。本文以分析用于俘獲單個基態(tài)原子或里德堡原子的光鑷的特性為目標(biāo),研究了激光強(qiáng)度起伏對于基態(tài)原子俘獲壽命的影響,光鑷中單原子俘獲壽命的延長,光鑷激光的偏振對俘獲在光鑷中原子的光頻移的影響,以及用于俘獲里德堡原子的魔術(shù)波長光學(xué)偶極阱等工作。本論文主要完成的工作如下:（1）磁光阱中單原子的高概率裝載。實(shí)驗(yàn)中先在磁光阱中俘獲一個原子,然后再將原子轉(zhuǎn)移到光鑷中。為了高概率地將單原子裝載到光鑷中,就需要將單原子高效地裝載到磁光阱中,在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中加入一個觸發(fā)回路,通過控制磁光阱四極磁場梯度的變化,來控制磁光阱的裝載率,使磁光阱中單原子的裝載率從2... 

【文章來源】：山西大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

磁光阱

第一章、緒論3軸上，原子離磁光阱的中心越遠(yuǎn)，mf=-1的Zeeman態(tài)頻移量越大，且越接近冷卻光的頻率，吸收一個σ-偏振的光子，并獲得指向磁光阱中心的反沖動量的概率越大。原子獲得的反沖動量的方向是由量子化軸磁場決定的，光的偏振可以是左旋的，也可以是右旋的，通過選擇合適的磁場量子化軸方向，可以使光子向阱中心移動時，與特定的原子發(fā)生相互作用，將原子俘獲在磁光阱的中心。圖1.2冷卻光與四極磁場配合俘獲中性原子自由空間中的熱原子的動量比單光子要大得多，因此要想在磁光阱中冷卻并俘獲單原子，就要進(jìn)行多次的吸收-自發(fā)輻射過程。這一過程要求原子在完成吸收-自發(fā)輻射的過程后，還能回到初始的原子態(tài)上，因此就要選擇合適的循環(huán)躍遷。如圖1.3所示，對于銫原子D2線，通常選擇基態(tài)6S1/2,F=4態(tài)和6P3/2,F=5態(tài)的循環(huán)躍遷。圖1.3磁光阱俘獲原子能級的選擇1.2光鑷1970年Ashkin首次提出了光場的散射力與梯度力的概念[27]，在1986年首次用利用光場的散射力與梯度力俘獲了微尺度粒子[28]，這標(biāo)志著光鑷的誕生，并且Ashkin獲得了2018年的諾貝爾物理學(xué)獎。但Ashkin利用光場的散射力和梯度力俘獲的光學(xué)粘團(tuán)的尺度依舊比較大，在幾十納米~幾微米的尺度上。同年，StevenChu等第一次

第一章、緒論3軸上，原子離磁光阱的中心越遠(yuǎn)，mf=-1的Zeeman態(tài)頻移量越大，且越接近冷卻光的頻率，吸收一個σ-偏振的光子，并獲得指向磁光阱中心的反沖動量的概率越大。原子獲得的反沖動量的方向是由量子化軸磁場決定的，光的偏振可以是左旋的，也可以是右旋的，通過選擇合適的磁場量子化軸方向，可以使光子向阱中心移動時，與特定的原子發(fā)生相互作用，將原子俘獲在磁光阱的中心。圖1.2冷卻光與四極磁場配合俘獲中性原子自由空間中的熱原子的動量比單光子要大得多，因此要想在磁光阱中冷卻并俘獲單原子，就要進(jìn)行多次的吸收-自發(fā)輻射過程。這一過程要求原子在完成吸收-自發(fā)輻射的過程后，還能回到初始的原子態(tài)上，因此就要選擇合適的循環(huán)躍遷。如圖1.3所示，對于銫原子D2線，通常選擇基態(tài)6S1/2,F=4態(tài)和6P3/2,F=5態(tài)的循環(huán)躍遷。圖1.3磁光阱俘獲原子能級的選擇1.2光鑷1970年Ashkin首次提出了光場的散射力與梯度力的概念[27]，在1986年首次用利用光場的散射力與梯度力俘獲了微尺度粒子[28]，這標(biāo)志著光鑷的誕生，并且Ashkin獲得了2018年的諾貝爾物理學(xué)獎。但Ashkin利用光場的散射力和梯度力俘獲的光學(xué)粘團(tuán)的尺度依舊比較大，在幾十納米~幾微米的尺度上。同年，StevenChu等第一次

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于聲光頻移器反饋控制的397.5 nm紫外激光功率穩(wěn)定研究[J]. 白樂樂,溫馨,楊煜林,劉金玉,何軍,王軍民.  中國激光. 2018(10)
[2]基于微型光學(xué)偶極阱中單個銫原子俘獲與操控的852 nm觸發(fā)式單光子源[J]. 劉貝,靳剛,何軍,王軍民.  物理學(xué)報(bào). 2016(23)
[3]Efficient loading of a single neutral atom into an optical microscopic tweezer[J]. 何軍,劉貝,刁文婷,王杰英,靳剛,王軍民.  Chinese Physics B. 2015(04)

博士論文
[1]基于微尺度光學(xué)偶極阱中單原子操控的852nm單光子源研究[D]. 劉貝.山西大學(xué) 2017



本文編號：3312263