利用外电磁场控制超冷原子光磁缔合过程

摘要

超冷分子的制备及其应用是当前原子与分子物理领域的一个研究热点。本论文在理论上研究了制备超冷分子的光磁缔合过程，并利用外电场和磁场对光磁缔合过程进行量子调控。主要工作概况如下:
　　(1)提出了利用四束脉冲激光制各处于基电子态最低振动态的超冷Cs2分子的理论方案，利用含时量子波包方法研究了整个缔合过程并计算了缔合效率。我们首先利用一束负调频脉冲制各位于激发态的不稳定分子，随后用一束dump脉冲将处于激发态的分子转移到基态较高的振动能级v″=18。利用Cs2分子激发态势能函数的双阱结构，我们通过受激拉曼绝热通道将布居转移到基态最低振动能级v″=0，从而得到稳定的缔合分子。通过优化激光参数，我们得到了很高的布居转移效率，由基态振动能级v″=18到v″=0的布居转移效率达到了96.2％。
　　(2)研究了利用电场和磁场通过诱导Feshbach共振来控制超冷7Li原子和133Cs原子的单光子缔合过程。我们首先计算了仅在磁场作用下LiCs分子的几率密度分布，发现在Feshbach共振附近短核间距的几率密度显著增大。在外加电场情况下，我们发现电场可以诱导不同的分波发生耦合，并且会改变Feshbach共振的位置和宽度。计算结果表明电场和磁场诱导的散射共振可以显著地提高光缔合速率。由于电场可以耦合不同的分波，我们能够直接采用单光子辐射缔合方法制各处于最低转动态的超冷基态分子。同时由于磁场的存在，只需要一个强度较弱的电场就可以诱导超冷异核碱金属原子对之间发生散射共振。
　　(3)研究了在磁诱导Feshbach共振位置附近超冷40K和87Rb原子的短脉冲光缔合过程。利用磁诱导Feshbach共振可以增大短核间距区域耦合超精细态的总几率密度。通过计算散射通道的波函数，我们发现在不同的Feshbach共振位置处波函数的几率密度随核间距呈不同的分布。在短脉冲光缔合过程中需要根据这一特点选择合适的缔合路径以及合适的中间态。同时利用不同电子激发态的自旋-轨道耦合，我们可以将位于基三重态的布居转移到基单重态。通过比较共振位置为B0=546.80和659.34 G处由光缔合得到的最终基态布居，我们发现对应深束缚振动能级的Feshbach共振有利于提高超冷原子的光磁缔合效率。

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摘要

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表格目录

主要符号表

第一章 绪论

第二章 研究超冷原子光缔合的基本理论

2．1 含时量子波包理论

2．1．1 玻恩-奥本海默近似

2．1．2 傅里叶网格方法

2．1．3 映射傅里叶网格方法

2．1．4 含时波包的演化

2．2 量子散射理论

2．2．1 两体多通道散射

2．2．2 Feshbach共振

第三章 利用四束脉冲激光制备基振动态超冷Cs2分子

3．1 引言

3．2 理论模型

3．3 结果与讨论

3．4 小结

第四章 利用外电场和磁场调}空Feshbach共振优化光缔合

4．1 引言

4．2 理论方法

4．2．1 系统哈密顿量

4．2．2 光缔合速率

4．3 结果与讨论

4．4 小-结

第五章 利用短脉冲Feshbach共振优化光缔合制备超冷分子

5．1 引言

5．2 理论方法

5．2．1 多通道量子散射与初始态

5．2．2 短脉冲光缔合

5．3 结果与讨论

5．4 小结

第六章 总结与展望

参考文献

攻读博士学位期间发表学术论文情况

创新点摘要

致谢

作者简介