申请/专利权人：中国科学院上海光学精密机械研究所

申请日：2022-09-21

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN115479695B

主分类号：G01K11/00

分类号：G01K11/00;G21K1/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2023.01.03#实质审查的生效;2022.12.16#公开

摘要：一种冷原子速度标记与过滤的方法，该方法利用针对原子内态的精准标记操作和使原子内态近似无损的连续光脉冲探测，获得对原子团中较冷部分原子的标记，从而实现快速原子和慢速原子的分离。其中，标记操作和无损探测是依赖于针对光和原子作用过程中偏振自由度的控制和原子内部的循环跃迁。本发明实现了识别较小速度原子的类似麦克斯韦妖模型的操作，实现简单，并且适用于各种类型的冷原子平台。

主权项：1.一种冷原子速度标记与过滤的方法，包括：再抽运光1、偏振光2和探测光3；其特征在于，该方法包括以下步骤：①利用激光对原子进行冷却：利用激光冷却技术对运动原子进行减速，从而获得温度为几十μK的冷原子系综；②对选定区域内的冷原子进行标记：首先，利用光抽运或绝热快速通道方法将整个冷原子系综的原子跃迁到所述的探测光3探测不到的能级，然后，在选定区域内打一束直径很小的标记光，来驱动该区域内的原子跃迁到探测光探测到的能级，从而完成对选定区域内冷原子的标记，所述的标记光是由所述的再抽运光1和偏振光2构成的，所述的再抽运光1和偏振光2是具有相同偏振的圆偏振光，可以驱动标记光区域内的原子跃迁到特定的磁子能级上，为后面的无损探测做准备；③标记和过滤原子中较冷的部分：标记和过滤较冷部分原子的方法分为两种：第一种：当标记过程完成后，较热的原子会先于较冷的原子离开该区域，而待在探测光区域内的标记原子会随着时间的推移变得越来越冷，从而实现较冷原子的标记与过滤；因此通过控制标记和探测过程之间原子的自由扩散时间，就可以过滤出不同速度等级的原子系综；第二种:在标记过程中，将所述的标记光功率保持在一个相对较低的水平，则原子需要几毫秒或者更长的时间才能被正确地发送到目标能级，在给定标记光宽度的情况下，慢速的原子会获取更长的相互时间跃迁到目标能级，慢速原子会跃迁到目标能级，而快速原子仍然停留在原先能级上，从而实现较冷原子的标记与过滤；因此通过控制标记光功率和标记时间，就可以过滤出不同速度等级的原子系综；④对过滤的较冷原子进行快速无损的冷原子温度测量：调整所述的探测光3的频率稳定性和功率稳定性，使探测光3的长期频率和功率起伏分别优于100kHz和0.03％；过滤后，开启持续时间小于1ms的探测光3脉冲，利用在所述的探测光3方向透过冷原子区域8设置的光强探测器9测量所述的探测光3的光强，然后根据所述的探测光3光强的变化，并利用下列公式，就可以计算出过滤的较冷原子的温度T： 其中，Iabsorb是探测光3的透射光强，Constant是常数，T是冷原子温度，d是探测光3的直径，Rl是标记光的半径，m是原子质量，kB是玻尔兹曼常数。

全文数据：

权利要求：

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