[发明专利]一种激光冷却与俘获原子的双色磁光阱方法与装置

摘要

本发明涉及原子的激光冷却与俘获，具体地涉及利用工作于基态-中间激发态-更高激发态级联能级的双色激光来实现原子的冷却与俘获，且无需原子预冷却，具体为一种激光冷却与俘获原子的双色磁光阱方法与装置。本发明所述装置公开了一种阶梯型的双色磁光阱技术，可从真空气室中直接冷却、俘获原子。这种阶梯型双色磁光阱装置，可用于碱金属、碱土金属、甚至里德堡原子的激光冷却与俘获；基于阶梯型的双色双光子冷却，可直接在冷原子中研究一些量子相干效应，如基于菱形能级的四波混频效应来研究双色磁光阱中直接产生关联光子对的问题；就实验装置本身，开创了一种非常灵活、也易实现的双色磁光阱实验构想，便于将其应用，推广。

主权项

一种激光冷却与俘获原子的双色磁光阱方法，采用两种不同波长的冷却激光以及反抽运激光；所述待冷却与俘获的原子为碱金属、碱土金属系列原子，两不同波长的冷却激光束分别对应于待冷却与俘获原子的不同跃迁线，且构成一个基态‑中间激发态‑更高激发态的阶梯型能级构型；所述反抽运激光对应于基态至中间激发态的共振跃迁线；其特征在于，两种不同波长的冷却激光束在三维磁光阱的任一轴、或二轴、或三轴线上，采取对射重叠或小角度反平行交叠的布置方式，且六束光交汇于一处；所述小角度反平行交叠是指位于同一轴上的一对不同波长的冷却激光束之间的夹角为1°～2°；所述反抽运激光入射至三维磁光阱中六束光的交汇处；所述三维磁光阱中具有四极磁场梯度，其磁场梯度零点位于六束光的交汇处；所述待冷却与俘获的原子处于整个真空气室中，最终将俘获于三维磁光阱中六束光的交汇处；对应于基态至中间激发态的冷却光作为第一冷却激光，其单光子频率失谐为Δ₁，对应于中间激发态至更高激发态的冷却光作为第二冷却激光，其单光子频率失谐为Δ₂，级联跃迁时双光子失谐便为δ₂＝Δ₁+Δ₂。