利用蓝失谐激光诱导微型光学偶极阱中冷原子间的光助碰撞-山西大学.PDF

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 63, No. 2 (2014) 023701 利用蓝失谐激光诱导微型光学偶极阱中冷原子间 的光助碰撞提高单原子制备概率 刁文婷 何军 刘贝 王杰英 王军民 (量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学光电研究所, 太原 030006) ( 2013 年10 月5 日收到; 2013 年11 月27 日收到修改稿) 借助于微米尺度的远失谐光学偶极阱 (FORT) 中蓝失谐光的光助碰撞效应与反馈控制系统, 文章在实验 上实现了FORT 中单个原子的高效制备. 结合原子的势能曲线, 分析了原子在红失谐光和蓝失谐光作用下的 光助碰撞效应, 并且在实验上得到红失谐光诱导下单原子的制备概率约50%, 蓝失谐光诱导下单原子的制备 概率约80%. 通过反馈控制系统, 当原子数目小于1 时, 反馈控制使磁场梯度减小以快速俘获原子, 当原子数 目大于1 时, 反馈控制开启蓝失谐光场, 使得原子一个个逃逸出阱中, 最终实现了FORT 中单原子的制备概率 约95%, 为下一步偶极阱的二维扩展奠定了基础. 通过HBT 实验测量FORT 中单原子发出光子的统计特性, 得到二阶相干度 . 关键词: 单原子, 偶极力阱, 光助碰撞, 光场的二阶相干度 PACS: 37.10.De, 37.10.Jk, 25.20.Dc DOI: 10.7498/aps.63.023701 (magneto-optical trap, MOT) 中将原子装载到偶 1 引 言 极力阱中. 有两种方法可以完成单个原子从MOT 到FORT 的装载, 一种是“top-down ( 自上往下)”, 随着量子信息技术的发展, 人们一直致力于寻 即通过减少磁光阱的装载率来减少偶极阱中原子 找各种可作为量子信息的载体, 在这之中, 单原子 56 的装载率 ; 另一种“bottom up ( 自下往上)”, 即 作为一种完美的量子系统被广泛应用. 借助于激 先在 中俘获多个原子并装载到 中 然 MOT FORT , 光冷却技术可实现单个原子的冷却与俘获, 相对于 后利用碰撞阻挡机制来完成偶极阱中单原子的装 离子或其他系统, 中性原子不易受外界电磁场的干 78 载 . 前一种方案是在MOT 中制备单原子然后 扰, 这种同环境弱耦合的特性对于其保持原子内 利用转移技术装载到FORT 中, 因为在MOT 中制 态的相干性非常有优势. 在过去的十几年里, 人们 演示了很多种方法来制备和俘获超冷原子. 光学 备的单原子源是少数原子, 不利于扩展到多个光学 1 阱的单原子装载. 后一种方案主要利用碰撞机制获 偶极力阱 因为不需要加额外的磁场, 并且对原 子造成较少的光激发, 因此提供了一种保守的、强 得FORT 中单原子的装载. 2001 年, 法国Grangier 约束的俘获势阱. 远失谐偶极