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：2021-10-22

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN114005571B

主分类号：G21K1/00

分类号：G21K1/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2022.02.22#实质审查的生效;2022.02.01#公开

摘要：一种准一维冷原子源的制备装置。所述准一维冷原子源的制备主要利用漫反射激光冷却原子技术；所述制备装置主要包括真空腔体、光学系统和冷原子密度分布测量系统。所述真空腔的外表面覆盖有对要冷却原子所需冷却激光的高漫反射率材料的横向圆柱形石英玻璃腔体；所述光学系统主要包括冷却激光、再抽运激光和探测激光。冷却激光和再抽运激光进入真空腔体后形成各向同性的准一维冷却光场对其内的背景原子气体进行激光冷却，探测激光对冷却后的原子进行吸收法探测。所述冷原子密度分布测量系统主要包括一对可移动的亥姆霍兹线圈，通过沿着探测方向均匀移动此线圈，对冷原子的密度分布进行测量。本发明在一种横向真空腔体中，实现了一种高光学厚度的均匀分布的准一维冷原子源的制备。在合适的原子源和激光系统情况，可以冷却和存储准一维的碱金属原子如锂、钠、钾、铷、铯及其他适于激光冷却的原子如亚稳态惰性气体原子。

主权项：1.一种准一维冷原子制备系统，其特征在于，包括真空腔体和光学单元；所述的真空腔体为横向圆柱形石英玻璃腔体，腔体内维持超高真空度，腔体外表面覆盖有涂层，该涂层为对要冷却原子所需激光高漫反射率的材料；所述腔体的侧面均匀分布有多个通光孔，供多模光纤接入；所述腔体的两端均设有光学窗口作为激光的入射口和出射口，所述的光学窗口的双面均镀有对要冷却原子进行冷却所需激光的增透膜；所述的光学单元包括冷却激光、再抽运激光和探测激光；所述的冷却激光和再抽运激光合束后，耦合进入所述的多模光纤，并等分为相同的功率，从所述的腔体的侧面进入所述的真空腔体内，经过多次漫反射形成各向同性的准一维各向同性冷却光场，用于对沿所述的真空腔体中心轴线方向冷原子团进行冷却，所述的探测激光从所述腔体的入射口中心射入，沿所述的真空腔体中心轴线方向传输，并从出射口中心射出，用于探测真空气室轴向的冷原子；还包括冷原子密度分布测量系统，该测量系统包括一对放置在所述的真空腔体两侧、可移动的亥姆霍兹线圈，通过对该亥姆霍兹线圈施加电流，在线圈内产生均匀磁场，使处于第二基态的冷原子的能级产生移动；用于所述的要冷却原子的激光冷却所需的跃迁为基态n2S12到第一激发态n2P12.32，激光冷却选择碱金属原子的D2线，冷却激光为红失谐几倍自然线宽的跃迁，再抽运激光和探测激光均为近共振跃迁；碱金属原子具有半整数的核自旋I，其中I＝12的碱金属原子为1H，I＝1的碱金属原子为6Li，I＝32的碱金属原子为7Li，23Na，39K，41K，87Rb，I＝52的碱金属原子为85Rb，I＝72的碱金属原子为133Cs，碱金属原子的D2线冷却为：a6Li：冷却激光和探测激光跃迁为22S12F＝32→22P32F’＝52，再抽运激光跃迁为22S12F＝12→22P32F’＝32；b7Li：冷却激光和探测激光跃迁22S12F＝2→22P32F’＝3，再抽运激光跃迁22S12F＝1→22P32F’＝2；c23Na：冷却激光和探测激光跃迁32S12F＝2→32P32F’＝3，再抽运激光跃迁32S12F＝1→32P32F’＝2；d39K和41K：冷却激光和探测激光跃迁42S12F＝2→42P32F’＝3，再抽运激光跃迁42S12F＝1→42P32F’＝2；e40K：冷却激光和探测激光跃迁42S12F＝92→42P32F’＝112，再抽运激光跃迁42S12F＝72→42P32F’＝92；f85Rb：冷却激光和探测激光跃迁52S12F＝3→52P32F’＝4，再抽运激光跃迁52S12F＝2→52P32F’＝3；g87Rb：冷却激光和探测激光跃迁52S12F＝2→52P32F’＝3，再抽运激光跃迁52S12F＝1→52P32F’＝2；h133Cs：冷却激光和探测激光跃迁62S12F＝4→62P32F’＝5，再抽运激光跃迁62S12F＝3→62P32F’＝4。

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