新穎光晶格與冷原子量子調(diào)控光譜的理論研究.pdf

1、自從光學(xué)晶格問世以來，在過去的二十年中取得了快速的發(fā)展，并被廣泛應(yīng)用于研究中性原子的冷卻與囚禁、量子簡并氣體動(dòng)力學(xué)、量子計(jì)算與信息處理、以及凝聚態(tài)物理基本現(xiàn)象等。本文以新穎光學(xué)晶格的產(chǎn)生為研究中心，并理論探討了基于光晶格的量子調(diào)控光譜特性。
　　 本文首先提出了一種利用平面波或高斯光束照明振幅型線形余弦光柵與單透鏡所構(gòu)成的簡單光學(xué)系統(tǒng)，在徑向上產(chǎn)生光學(xué)多勢阱的新穎方案。通過改變余弦光柵花樣的調(diào)制頻率容易實(shí)現(xiàn)多光阱到單光阱的動(dòng)態(tài)控

2、制與演化。此外，我們還討論了如何利用兩個(gè)方向上正交或非正交調(diào)制的余弦光柵以及多束非相干光照明，來得到各種構(gòu)型的二維光學(xué)晶格。結(jié)果表明：在該方案基本上能夠?qū)崿F(xiàn)所有對稱性的二維布拉維晶格。
　　 其次，本文提出了一種利用環(huán)形余弦光柵在光軸方向上產(chǎn)生光學(xué)偶極三阱的新方案。用功率為1mW的YAG激光照射該系統(tǒng)，能夠得到平均間距約37μm的三個(gè)光學(xué)勢阱，其平均深度約0.5/μK，平均體積約74μm3，能夠適用于囚禁、操控原子波色-愛因斯坦

3、凝聚體(BEC)。余弦光柵采用空間光調(diào)制器件進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，通過調(diào)節(jié)相鄰光阱間勢壘的高度，實(shí)現(xiàn)從三阱到單阱的演化。在此方案基礎(chǔ)上，利用平均場近似，對BEC裝載、分離以及干涉過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。此外，還探討了利用三個(gè)具有高斯型包絡(luò)的余弦函數(shù)對干涉花樣進(jìn)行擬合，從中提取相對相位的方法。
　　 接著，本文結(jié)合環(huán)型與線型調(diào)制的余弦光柵，進(jìn)一步研究了在焦點(diǎn)附近得到2×2×3構(gòu)型的三維微光阱列陣的方案，并就冷原子的裝載過程進(jìn)行了蒙特卡洛模擬。

4、結(jié)果表明：利用動(dòng)態(tài)裝載過程可以有效地提高裝載效率；通過改變光柵參數(shù)t0和冷原子初始溫度T0，可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)三層原子的裝載比例和裝載效率。該方案在制備可尋址的三維光學(xué)晶格以及量子計(jì)算中有著廣泛的應(yīng)用前景。
　　 最后，本文研究了在量子相干條件下，一維CO2光學(xué)晶格中冷原子的光譜特性，提出了一種新穎、可操控的光子帶隙結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明：在85Rb原子共振頻率附近存在一個(gè)顯著的光子禁帶。通過對晶格中冷原子反射、透射光譜的分析，得到