检索结果-南通市图书馆

作者：张桐长江大学

学位级别：硕士

随着原子冷却技术以及结构光束调控技术的不断发展,基于冷原子系统的涡旋诱导相干效应引起了人们的广泛关注。所谓涡旋诱导相干效应指的是将携带轨道角动量(OAM)的涡旋光束作用到冷原子系统上从而产生空间依赖的光-原子相互作用。基于... 详细信息

随着原子冷却技术以及结构光束调控技术的不断发展,基于冷原子系统的涡旋诱导相干效应引起了人们的广泛关注。所谓涡旋诱导相干效应指的是将携带轨道角动量(OAM)的涡旋光束作用到冷原子系统上从而产生空间依赖的光-原子相互作用。基于冷原子系统涡旋诱导相干效应已经被用于实现许多有趣的光学现象,比如光致转矩、涡旋诱导空间透明、空间结构的Kerr非线性、里德堡原子局域、携带OAM光束的存储和检索、涡旋波混频效应等。对这些光学现象展开深入研究将有助于基于OAM的光通信以及光信息处理等领域的发展。在本论文中,我们运用光与原子相互作用的半经典理论,主要在五能级冷原子系统中通过非弹性四波混频实现了完美涡旋光束(POV)的相干调控,在四能级冷原子系统中利用拉盖尔-高斯光束实现了空间依赖的拉曼增益。主要研究工作包括以下两方面:(1)我们在五能级冷原子系统中提出了一种实现完美涡旋光束相干调控的方案。POV控制光场的OAM信息可以通过非弹性四波混频过程传递给产生的非弹性四波混频场。结果表明,通过调节原子布局数、泵浦场的强度和失谐等相关光学参数,可以有效地控制产生的涡旋混频场的强度和螺旋相位分布。所得结果可以结合系统的固有色散和模式色散给予合理的解释。我们的方案在基于POV的大粒子操控以及光通信等领域有着潜在应用。(2)我们在四能级冷原子系统提出了一种控制空间依赖拉曼增益的有效方案。基于LG光束与冷原子的相互作用可以实现空间依赖的拉曼增益谱。研究发现,通过调节涡旋控制场的拓扑荷数、探测场的失谐量以及驱动场的强度可以有效地控制拉曼增益谱的空间分布。我们的方案为构建新型涡旋光束提供了一种可行性方法。总之,本论文的研究加深了人们对基于冷原子系统的涡旋诱导相干效应的认识和理解。这些研究对结构光束、量子光学以及量子通信等学科的发展具有一定的参考价值。

关键词：冷原子系统相干调控涡旋光束非弹性四波混频空间拉曼增益

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激光稳频系统及原子相干光谱的动态特性研究

激光稳频系统及原子相干光谱的动态特性研究

作者：秦利娟山西大学

学位级别：硕士

随着科学理论和科研技术的进步以及深入的发展,激光器及其稳频系统和原子相干光谱的动态特性研究已经进入了一个新阶段。在激光技术、精密测量、量子技术等研究和应用领域,我们不仅需要激光器系统稳定度要高,而且在测试过程中能时刻关... 详细信息

随着科学理论和科研技术的进步以及深入的发展,激光器及其稳频系统和原子相干光谱的动态特性研究已经进入了一个新阶段。在激光技术、精密测量、量子技术等研究和应用领域,我们不仅需要激光器系统稳定度要高,而且在测试过程中能时刻关注激光器频率和原子相干光谱的动态过程,因此,动态特性的研究成为了测量系统性能的一项重要的工具。目前,国内外许多研究小组已经在这两个方面做了大量卓有成效的工作,他们研究的范围和内容越来越深入,而且具有广泛性。本文着眼于动态特性,在实验上主要从两个方面开展工作。一方面我们研究了ECDL半导体激光器及稳频系统的动态响应特性,主要借助外界调制信号（正弦波和方波）对激光器系统进行频率调制,采集输入调制信号和因调制信号导致激光器频率变化的信号,利用FFT分析激光器系统频率响应特性获得系统的幅频特性和相频特性,以此来评价在实验环境中激光器及稳频系统的稳定性和系统的响应带宽。结果表明,用方波信号测量更快速和高效。同时,引入机械冲击来分析激光器在特定环境的响应特征,据此可针对性地设计和优化系统闭环反馈参数使激光器能应用在较为恶劣的环境中。用FFT分析方法可以区分频率间隔为0.008 Hz的两个同时存在的正弦波调制信号,系统的频率分辨率可达到0.002 Hz。另一方面主要关注原子相干光谱的动态特性。首先,搭建了有原子气室的谐振腔,当腔与原子和光场共振时原子发生Rabi分裂。我们将垂直方向的泵浦光与谐振腔耦合,Rabi分裂峰的频率间隔和幅值随泵浦光功率的增大而增大,同时,利用方波信号控制AOM的开关来实现光的开关,当方波信号的频率增大后,观察透射谱的变化研究原子光谱的动态过程。此研究方法还可推广到冷原子系统。在完成论文的过程中对冷原子系统进行了优化和改进,我们将DL100激光器作为冷却光和自制的ECDL激光器作为再泵浦光,利用光功率放大器来提高冷却光的输出功率,借助PBS将冷却光和再泵浦光耦合到光纤中,将光纤输出的激光分为三束进入由原子气室和磁场构成的磁光阱中来获得较多的冷原子。我们利用Labview软件和NI6733板卡设计时序控制程序,并制作了光场、磁场的控制开关,来实现冷却光、再泵浦光、磁场和探测光的自动控制。此过程为研究冷原子系统的相干光谱动态特性奠定了基础。

关键词： ECDL激光器动态特性原子相干光谱冷原子系统时序控制

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一维光晶格中冷原子的输运性质研究

一维光晶格中冷原子的输运性质研究

作者：薛程大连理工大学

学位级别：硕士

超冷原子是利用激光冷却等手段将原子制备到极低温度(nk级别)环境下的稀疏原子气体。光晶格是利用激光干涉形成的周期性网状势阱,可作为装载冷原子的实验平台,使冷原子在晶格内有序排列。通过调节激光强度、偏振度、频率等可以对光晶格... 详细信息

超冷原子是利用激光冷却等手段将原子制备到极低温度(nk级别)环境下的稀疏原子气体。光晶格是利用激光干涉形成的周期性网状势阱,可作为装载冷原子的实验平台,使冷原子在晶格内有序排列。通过调节激光强度、偏振度、频率等可以对光晶格的晶格数目、势阱深度等进行精确控制。被装载于光晶格中的超冷原子会呈现出许多奇妙的现象,如形成玻色爱因斯坦凝聚态、发生量子隧穿和相变等现象。对装载于晶格中的冷原子,其输运自然受限于晶格系统环境的影响。对于开放的多体系统而言,其不可避免的与周遭环境之间发生相互作用,存在耗散,这种耗散被认为会对晶格系统造成负面影响。然而,近些年的一些实验表明,这种耗散效应可以作为一种手段用于调控系统。本文通过调节距离选择耗散、外部驱动和原子间相互作用等因素来研究光晶格中冷原子的输运性质。具体工作内容如下:首先,通过引入马尔科夫主方程描述一维受驱动光晶格中冷原子的动力学模型,利用平均场近似理论简化系统复杂度,并在此基础上推导出各物理量所满足的微分方程组,从而研究距离选择型耗散、外部驱动以及原子间相互作用对光晶格中冷原子的输运影响。通过解析计算与数值模拟,本文有以下发现:(1)对于处于不同晶格系统(晶格数目为奇数和偶数)内的冷原子,在相同环境的影响下,在输运过程中,仅奇数晶格系统中的冷原子会发生自囚禁现象,通过改变距离选择耗散强度,可破坏自囚禁,增强输运。(2)在冷原子的输运过程中,通过增大临界距离或者减小耗散强度,可缩短冷原子的输运周期,当临界距离一定时,增大耗散强度,可使冷原子输运的局域化程度增大。(3)对于冷原子的可控输运,在冷原子输运的某个时刻,通过增大原子间相互作用,会抑制冷原子的隧穿效应,增强量子自囚禁效应,达到将冷原子输运到指定晶格的目的。(4)对于双势阱中的冷原子的输运,通过具体的解析计算,阐述了外部驱动对冷原子输运的影响。综上,光晶格中冷原子的输运性质与光晶格数目、原子间相互作用、距离选择耗散以及外部驱动等因素密切相关,通过控制环境耗散强度,可以驱动系统达到所期许的量子态。

关键词：开放量子系统冷原子系统光晶格可控耗散

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周期驱动冷原子体系中的新奇拓扑物态

周期驱动冷原子体系中的新奇拓扑物态

作者：刘辉兰州大学

学位级别：硕士

自1982年发现量子霍尔效应以来,受拓扑保护的导电边缘态得到人们的广泛关注,随后与之相关的拓扑绝缘体、拓扑超导体、外尔半金属和光子拓扑绝缘体相继被发现。其中一个有趣的方向就是寻找具有新奇拓扑性质的物态,例如,具有大拓扑数的物... 详细信息

自1982年发现量子霍尔效应以来,受拓扑保护的导电边缘态得到人们的广泛关注,随后与之相关的拓扑绝缘体、拓扑超导体、外尔半金属和光子拓扑绝缘体相继被发现。其中一个有趣的方向就是寻找具有新奇拓扑性质的物态,例如,具有大拓扑数的物态。大拓扑数的物态具有更多的边缘模式,这些边缘模式可以有效地降低接触电阻来改善某些拓扑电子器件的性能。在光子晶体中,这些新奇的物态可以被用来实现无反射的波导管、组合器以及单向光子回路。虽然理论研究表明一些固体物理系统可以实现大拓扑数的物态,但是由于固体系统内部不同形式的自由度之间非常复杂的相互作用,实验实现大拓扑数的物态仍然很困难。研究发现,对系统引入含时周期性调控外场,常规绝缘体也可以表现出非平庸的拓扑性质,这一类绝缘体被称为Floquet拓扑绝缘体。通过某些周期调控手段,比如电磁场和周期性淬火,系统的能带结构和材料性能会被改变。除了在拓扑平庸的绝缘体中实现非平庸的拓扑相,Floquet调控也可以诱导出一个等效的长程相互作用并得到一些新奇的拓扑物态。然而,这些方案在真实材料中仍然难以实现。近年来冷原子系统中人工自旋轨道耦合的成功合成为在冷原子系统中仿真拓扑量子系统铺平了道路。基于冷原子系统的高度可控性,囚禁在光晶格中的冷原子为实现和研究拓扑物态提供了一个很好的平台。特别是,人们在冷原子体系中已经成功制备出各种各样的拓扑物态。在本文中,我们通过周期振动拉曼晶格实现了对大拓扑数物态的制备。通过调节拉曼晶格和光晶格之间的相位差,我们发现在一维和二维冷原子体系中均可实现数目广泛可调的边缘态。并且我们建立了一个方法,可以用来判断驱动参数跨越相边界时拓扑数的变化规则。我们的方案为冷原子实验提供了一个切实可行的实现具有大拓扑数的新奇拓扑物态的方案。

关键词：大拓扑数冷原子系统周期性淬火边缘态

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冷原子磁光阱光强对原子抛射速度的影响分析

冷原子磁光阱光强对原子抛射速度的影响分析