Na、Rb原子BEC激光系统的优化与改进

论文摘要

在凝聚态物理中,光与物质相互作用性质的探究是一个重要的研究领域。在nK量级的温度下,稀薄碱金属原子气体会出现玻色爱因斯坦凝聚（BEC）、费米简并等宏观的凝聚现象。玻色爱因斯坦凝聚（BEC）为凝聚态物理提供了更为理想的实验平台,在玻色爱因斯坦凝聚（BEC）的基础上可以做量子相变、光与物质相互作用等基础物理问题的研究。但实现BEC却需要多个实验环节和学科的紧密结合,其中包括;超高真空系统、激光冷却系统、磁光阱及磁场控制电路、快速精确的时序控制等模块的联合,因此任何一个实验模块的成功和稳定都是实现BEC不可或缺的一环也是一项对技术的挑战。本文首先回顾BEC的研究历史和实现BEC所需要的具体步骤和相关原理,其次介绍本人在中科院物理研究所Q01小组对钠原子（23Na）BEC实验平台装置和铷原子(87Rb)BEC平台的的激光系统的稳定与锁频的相关研究。我们设计和改进了光电探测器（PD）与锁相放大电路,成功消除了两个电路间产生的杂散信号和震荡,得到稳定且带宽小于1MHz的单模激光,成功实现原子在超精细能级结构间的定向原子态跃迁。改进后的激光系统具有很好的抗干扰能力,试验台的机械振动和实验室内的声波振动与温度变化都不会导致激光器脱锁,使激光器的锁频时间稳定在三个小时以上。其次我们使用两台廉价的从激光器成功将5mw和0.5mw的两束的种子光放大百毫瓦级别,不仅大大减少了实验成本还使得后期做抓捕原子时可以抓捕到更多的原子。并最终使用稳定的激光冷却系统,在MOT中抓捕到了1.4E10原子数的钠原子黏团。实验中的具体工作有半导体激光器的调节、激光移频光路的调节和改进、原子饱和吸收谱的测量,toptica激光器的锁频模块的改进、声光调制器对激光的移频,光路调节过程中遇到的问题与处理方法,主从激光的注入锁定技术。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 高超

导师: 白志明,王如泉

关键词: 半导体激光器,激光冷却,注入锁定技术,激光移频,多普勒冷却

来源: 河北科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 河北科技大学

分类号: O469

DOI: 10.27107/d.cnki.ghbku.2019.000398

总页数: 71

文件大小: 5627K

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