基于小型化超高真空腔的磁光阱参数优化

作     者：邬黎明 

作者单位：浙江工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林强;王肖隆;李玉彬

授予年度：2020年

学科分类：07[理学] 070203[理学-原子与分子物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：磁光阱 冷原子 激光冷却 

摘      要：冷原子物理是现代原子物理学的一个重要研究分支,在冷原子物理研究这个领域,低温气态原子的制备和获取是基于冷原子物理研究的第一步,在整个研究过程中扮演了至关重要的角色。本文介绍了常用的冷原子获取手段,在此基础上,介绍了用于磁光阱技术的真空系统,并详细阐述了该系统的整体结构和各个组件的作用。介绍了在真空系统中俘获低温铷原子的实验流程,并使用荧光收集法对俘获到的铷原子进行了原子数评估。针对磁光阱技术,分析了推送光、磁场梯度、地磁场、激光功率与失谐对最终俘获原子数的影响。推送光作为与原子近共振的激光,本身对原子具有辐射力。实验设计了用于推送光快速关断的机械快门,发现推送光间歇性开关比推送光常开时原子数提升了7倍。磁光阱的磁场梯度和地磁场会影响磁光阱的深度和位置,实验分析了真空系统的磁场对俘获原子数的影响,包括二维磁场、三维磁场以及地磁场。根据磁场梯度和磁场均匀性的要求,设计了用于实验的磁场线圈,根据实验结果进行了相关优化。磁光阱中冷却光功率会影响原子感受到的散射力,进而影响原子数。我们设计了基于数字频率合成的声光移频驱动模块,通过改变驱动模块的射频输出功率实现对冷却光功率的精确控制。发现在冷却光功率大于5mW后,原子数变化不再明显。磁光阱中冷却光的失谐与原子的运动速度有关。实验设计并制作了用于鉴相锁频的参考信号源,通过鉴相锁频的方式改变参考信号频率实现冷却光失谐量的精确变化。发现失谐在8MHz附近时,原子数最多。最后基于上述分析,对磁光阱参数进行了优化,将俘获到的原子数从3×10提升到了3×10。