nS铯里德堡原子的态转移及相干效应的研究

摘要

里德堡原子是指原子的最外层电子被激发到主量子数很高的激发态原子,通常其主量子数n>20。与基态原子相比,里德堡原子在研究原子光谱领域具有诸多优势。例如极化率大(与n7成正比),极易受外场的影响,因此里德堡原子是研究外场下原子能级以及能级间相互作用的理想介质。另外,里德堡原子间强的长程相互作用也为我们研究系综原子以及里德堡原子的激发阻塞效应提供了条件。同时里德堡原子具有原子半径大,电偶极矩大等特点。这些特性使得里德堡原子在原子分子物理的研究中经久不衰。
　　本文的主要内容包括三个方面:
　　一,通过外加直流电场研究了超冷49S态原子的Stark效应和nS态原子与(n-4)多重态之间的避免交叉现象。
　　二,从实验上研究超冷nS铯里德堡原子在外加脉冲电场的作用下通过避免交叉点的态转移现象。
　　三,基于脉冲电场下的态转移现象进一步研究了nS里德堡态与高角动量态的干涉现象。在磁光阱中利用双光子激发超冷基态原子制备nS铯里德堡原子,利用态选择脉冲场电离方法,测量了避免交叉点附近离子谱的变化情况,并观察到由原子能级间相互作用导致的态转移现象,分析了这种态转移现象的产生机制以及态转移过程中的干涉效应。
　　本文的创新之处包括:
　　1、实验通过施加弱的脉冲电场来实现初始制备的nS里德堡态向多重态的转移,通过对比脉冲电场下由态转移产生的“product”态和直流电场下直接激发的高角动量态的时间飞行谱,确定了转移的“product”态即为高角动量态,并对转移的机制做了分析。
　　2、实验中利用具有一定时间间隔的双脉冲电场观察到初始制备的nS态与高角动量态之间的干涉现象。为了定量描述干涉现象,干涉的可见度在实验中被定义,通过改变两个脉冲电场之间的延迟时间,我们获得了可见度随延迟时间的变化关系,并利用两能级干涉模型对实验结果进行了拟合。

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第一章 引言

1.1里德堡原子的概述

1.2能级的避免交叉

1.3研究态转移的意义

1.4 本章小结

第二章 nS铯里德堡原子的制备

2.1 实验系统

2.2 里德堡原子的测量

2.3 本章小结

第三章 nS里德堡原子的态转移过程的研究及分析

3.1 铯里德堡原子的避免交叉

3.2 铯里德堡原子的态转移

3.3态转移的机制

3.4 本章小结

第四章 nS态和高角动量态的干涉

4.1 单脉冲场下的演化

4.2 双脉冲电场下的干涉

4.3 本章小结

第五章 总结

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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