87Rb和40K玻色费米混合气体量子简并的光阱实现

摘要

玻色-爱因斯坦凝聚（Bose-Einstein condensate简写做BEC）和简并费米气体（Degenerate Fermi Gas简写做DFG）是超冷原子物理和凝聚态实验中的重要介质，是研究凝聚态物理性质的重要平台，我们可以利用BEC和DFG模拟各种新奇的量子现象，因此通过实验方法获得BEC和DFG就显得至关重要。一开始，人们是在消除了零点的磁阱中利用射频或微波蒸发的方法来获得原子团的凝聚体，然而这种方法有很多弊端:诸如实验条件苛刻，所需仪器设备数量多，仪器设备组装复杂，另外由于线圈电流的微弱起伏造成的磁阱噪声很难控制，磁阱的抖动又将严重影响凝聚体的寿命，因此我们想到用光学偶极力阱来对原子进行蒸发冷却，获得原子团的凝聚体，且利用光阱获得原子的量子简并有很多便利和优点，我们将在第二章详细说明。
　　本论文是在磁阱射频蒸发冷却87Rb原子和40K原子达到量子简并的基础上，通过搭建一套1064 nm远红失谐的激光交叉偶极力阱，成功地实现了预冷却原子团的再俘获，然后又通过可控绝热减弱光强的方法，降低光阱的深度，将热原子蒸发出阱外，剩余的原子通过弹性碰撞重新达到热平衡，达到更低温度，最终形成了87Rb原子的玻色-爱因斯坦凝聚，并利用协同冷却的方法使得40K原子同时达到量子简并区域。
　　基于此，本论文详细介绍了光学偶极力阱的理论知识，对偶极光与碱金属的D1线和D2线的偶极相互作用和散射作用做了详细的计算和推导，并在理论上和实验上分别计算并测量了1064nm的偶极光阱对87Rb原子和40K原子的束缚频率。此外，本论文重点描述了构成交叉偶极光势阱的实验装置，以及稳定光束指向性和实现光强连续性的光学调节手段和电子反馈技术，并且还随之简要介绍了原子团的大范围转移操作和基于光阱BEC和DFG之上的一系列后续试验，如:Feshbach共振、人造规范势等。

目录

摘要

第一章 绪论

第二章 光学偶极力阱相关理论

2．1 光学偶极力

2．2 光学偶极力阱

2．3 光阱束缚频率

第三章 光学偶极力阱的实验实现

3．1 射频振荡的产生

3．1．1 射频振荡的频率调节

3．1．2 射频振荡的幅度控制

3．2 声光调制器的开关控制

3．3 光阱的光路搭建

3．3．1 激光光源分束、移频

3．3．2 光学偶极阱光路图

3．3．3 偶极光光强反馈系统

3．3．4 光学偶极力阱时序控制

3．4 实验结果

第四章 基于光学偶极力阱的实验

4．1 Feshbach共振

4．1．1 实验装置

4．1．2 实验结果

4．2 原子的超辐射

4．3 人造规范场

总结与展望

参考文献

硕士研究生期间完成的学术论文

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