陈 浪,段俊毅,于治龙,郭 烁,刘小赤

(1.沈阳化工大学信息工程学院,沈阳 110142; 2.中国计量科学研究院前沿计量科学中心,北京 100029; 3.中国科学院精密测量科学与技术创新研究院,武汉 430071)

0 引言

激光冷却原子技术是20世纪末以来物理学发展最为迅速、成果最为辉煌的领域之一,作为一种外部操控原子的手段,其实现紧密依赖于光与原子的相互作用。冷原子已成为量子物理基础研究、量子标准与精密测量、量子信息等研究领域的最佳工作介质[1]。其中,以冷原子物理系统为基础的冷原子钟在当前各种物理量测量中具有最高的精密度和准确度,例如光晶格钟、离子光钟的频率不确定度达到10-18至10-19量级[2]。除此之外,冷原子技术还广泛运用于量子精密测量、量子计算、量子模拟等研究领域[3-6]。磁光阱(magneto-optical trap,MOT)是获得冷原子的简便可行装置,该技术相对于其他冷原子技术更简单、易于操作,但是如何选择合适的参数去优化磁光阱性能对相关冷原子实验至关重要[7]。

通过磁光阱获得冷原子样品,需要中性原子与特定波长激光相互作用。以典型87Rb原子磁光阱为例,可使用一束波长为780nm的激光作为冷却光,另一束波长为795 nm的激光作为再泵浦光,并配合一对具有特定磁场梯度的反亥姆霍兹线圈实现对87Rb原子的冷却与囚禁。实验操作主要涉及到冷却光频率失谐、冷却光功率、磁场梯度、再泵浦光功率、激光偏振等多个变量调整,所以开展冷原子实验是一个反复、多步骤的过程[8-9]。……