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《苏州大学》 2003年
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新颖原子光学反射镜的理论研究

郑萍  
【摘要】: 由于交流斯塔克效应,中性原子在非均匀电磁场中会受到的光偶极力的作用,偶极力的大小正比与原子的感生偶极矩及光场的梯度。当激光频率大于原子跃迁共振频率时(兰失谐),处在光场中的原子受到一个排斥力的作用,迫使原子远离光场。 本文提出了三种实现原子束反射的原子反射镜的新方案:(1)半束兰失谐高斯光束的原子反射镜(2)半束兰失谐椭圆高斯光束的原子反射镜(3)半束兰失谐平项高斯光束的原子反射镜,详细计算了上述反射镜的衍射光场的空间分布,并讨论了运动原子在光场中所受的偶极力。 本文首先提出了采用半束兰失谐高斯光束的原子反射镜方案,研究了在Fresnel衍射下入射高斯光束被半无限大不透明平板挡去半边后的直边Kirchoff衍射特性。研究表明,半束兰失谐高斯光束衍射光场的光学势远大于消逝波光场的光学势,在同样的参数条件下,入射原子的最大速度也比消逝波光场的大,所以作为一种新颖的原子反射镜,半束兰失谐高斯光束可以被用来有效的法向速度大于1m/s的入射原子。然而,因为半束兰失谐高斯光束衍射光场的强度梯度力远小于消逝波光场,所以当入射原子速度较大时,原子在半束兰失谐高斯光束衍射光场中的自发辐射几率要大于消逝波光场。 当长轴y方向上的光腰大小与圆形高斯光束光腰相同时,椭圆高斯光束的横截面积较小。于是,对应于相同的入射功率,半束椭圆高斯光束的绝对光强I(x)要比圆形高斯光束的光强大得多。当椭圆高斯光束的w_y与GB的光腰w取相同大小时,随着椭圆高斯光束w_x的逐渐减小,椭圆高斯光束的截面积将逐渐变小,而其光强将逐渐增大。因此,当椭圆高斯光束的w_y=10mm,而w_xw从10mn减小到1mm,半束兰失谐椭圆高斯光束反射面的衍射光强将比同样参数条件下的SGB反射面的衍射光强提高了10倍。显然,采用半束兰失谐椭圆高斯光束作为原子反射镜,在相同的反射镜面积下,可比SGB反射镜反射更高法向速度的入射原子束。 类似地,半束兰失谐平顶高斯光束反射镜和SGB反射镜相比在yoz平面上的 衍射强度梯度是近似相同的,也就是说在入射光束参数相同的条件下,在上述二种 反射镜表面附近入射原子受到的光偶极排斥力大小是近似相同的。但是由于平顶高 斯光束的光强分布在一个较大范围内是一个常数,故与SGB相比,半束兰失谐平 顶高斯光束反射镜面的横向宽度要宽得多。研究结果表明,在入射光束的光腰w二 10~的条件下,平顶高斯光束反射镜面的宽度要比SGB反射镜面的宽度大一3.6 倍。
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O562

【参考文献】
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【共引文献】
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