田　晓，齐　兵

(1. 西安航空学院 理学院 物理系，西安 710077；2. 西安科技大学 理学院 物理系，西安 710054)

引　言

利用激光冷却原子的思想由美国科学家HANSCH和SCHAWLOW于1975年首次提出[1]，由此发展而来的激光冷却技术被广泛地应用于超精细光谱[2]、玻色爱因斯坦凝聚[3]、超冷原子碰撞[4-5]、量子频率标准[6]、原子光刻[7]等科学研究和技术领域。激光冷却原子就是要降低原子的温度，热力学理论解释为压窄原子系综的速度分布范围，利用共振或近共振激光宏观上的机械作用力效应来实现[8-9]。当一束负失谐于原子共振频率的激光与原子相向传播，由于多普勒效应，原子感受到的激光频率增大，当辐射场的散射力频率满足ω=ωa-k·v(其中，k为激光的波矢，大小是以2π为单位的波数，ω为激光频率，ωa为原子辐射跃迁频率，v为原子运动速度)时，即原子接收到的激光频率与原子共振频率相等，光对原子的这种共振散射力(也称为耗散力)可使原子不断减速，达到冷却的目的。俄罗斯科学家BALYKIN等人[10]于1979年首先利用激光扫描方法实现原子减速，激光扫描法可覆盖从减速起始至零速率的全部多普勒频率范围，使大量原子减速，从而解决了由于原子不断被减速而导致激光频率脱离原子共振频率的问题。基于激光冷却技术人们对碱金属原子的冷却进行了研究，1985年,ZHU研究小组利用3对互相垂直的激光束冷却钠原子[11]，即3维原子冷却(称为“光学粘团”)，原子速度由1cm/20ms降低到1cm/1s，原子温度被冷却至240μK。近年来,以碱土金属原子为对象的激光冷却得到世界范围内许多研究小组的青睐[12-14]，大部分碱土金属原子基态核自旋为零，无磁子能级存在，因此对于基态1S0～1P1的冷却为标准多普勒冷却。……