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原子光学理论和实验研究

何明  
【摘要】: 随着近几十年实验技术的进步,特别是微结构技术和激光冷却技术的发展,原子光学的实验手段得到了很大的完善。原子本身具有许多优点,如原子容易成束,其精细结构可以被利用来和共振激光及静电磁场相互作用,利用光谱技术可精确测量原子的速度和位置,利用激光冷却中性原子可以获得严格准直、速度相同的原子束等,近年来,基于冷原子物理,尤其是BEC (Bose-Einstein Condensation)实验的进展,原子光学有了飞速的发展。 本文主要分为三个部分:(1)对原子光学的概况、基本实验方法和最近的研究热点进行了综述;(2)对原子光学的理论研究:基于数值模拟来描述和分析原子在激光驻波场中的聚焦行为;(3)对原子光学的实验研究:利用载流导线结构来初步实现对~(85)Rb原子的导引。 在对原子光学的理论研究部分中,我们提出了一个新的物理模型来描述原子刻蚀,并提出了一些新颖的原子刻蚀方案:比如利用双驻波场和冷原子束来获得更小的刻蚀线宽,利用原子束经过驻波场的衍射现象来实现任意图案的原子刻蚀。在对原子光学的实验研究部分中,我们介绍了整个原子光学实验装置建立的步骤,以及我们在该实验装置上所获得的一系列实验结果:如利用激光束共振荧光来探测磁场零点和对原子束成像,在磁光阱囚禁过程中观测到双阱结构等实验现象,和利用所设计的载流导线结构初步实现了对~(85)Rb原子的导引。 本文的工作重点是建立了一套用于原子光学实验研究的系统,目前我们在该系统上获得了初步的实验结果,为将来对集成原子光学——原子芯片的研究打下了较好的基础。


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