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~(87)Rb和~(40)K玻色费米量子简并混合气体在磁阱和光阱中的操控

熊德智  
【摘要】: 本论文主要介绍了实验上超冷玻色费米混合气体量子简并的实现;并在此基础上利用微波蒸发冷却的方法实现了87Rb玻色-爱因斯坦凝聚;完成了凝聚体从QUIC阱向玻璃气室中心的转移;搭建了远失谐的交叉偶极力阱,实现了光阱中的玻色-爱因斯坦凝聚。 在实现玻色费米混合气体量子简并的实验部分,首先回顾了与实验相关的一些基本概念和技术,包括激光冷却,蒸发冷却以及吸收成像等。然后描述了87Rb和40K玻色费米混合气体冷却的实验装置和实验过程,即如何把87Rb和40K玻色费米混合气体冷却到量子简并。在介绍实验装置的部分,更多地侧重于一些细节性的东西,如CCD成像模式的工作原理,磁阱电流控制电路的设计,以及其在安全性和实用角度上的考虑。在描述实验过程的部分,添加了相关的实验系统的调试,特别是对实验中关键的一些细微的地方做了详细的介绍,例如,射频线圈位置摆放的要求等。 在实现超冷玻色费米混合气体的量子简并之后,我们继续完善和扩展了实验系统,相继完成了用微波蒸发技术在磁阱中实现87Rb的玻色-爱因斯坦凝聚,原子在磁阱中的输运,实现了87Rb原子的不同自旋态在磁阱的分离,以及在远失谐偶极力阱中实现玻色-爱因斯坦凝聚。我们比较了射频蒸发和微波蒸发过程的优缺点,并使用微波蒸发技术成功地实现了87Rb原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚。在用磁阱输运原子的过程中,我们分别在两种情况下直接观测了原子的运动轨迹,一是添加附加磁场梯度以补偿原子的重力下移的情况,二是不加补偿磁场的情况。我们成功的将原子转移到了玻璃气室中心,为我们在后续实验中光的介入和均匀磁场的介入提供了最佳位置条件。并且在不添加重力补偿磁场的情况下,我们实现了不同自旋态的87Rb原子在空间位置上的一个较大的分离。搭建了一个远失谐交叉光学偶极力阱,完成了偶极力阱的绝热装载,并利用降低势阱深度的办法实现了87Rb在光阱中的玻色-爱因斯坦凝聚。为我们今后利用光学晶格操纵量子简并气体提供了一个良好的开端。


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