光締合產(chǎn)生超冷銫分子中的量子現(xiàn)象研究.pdf

1、尋求大量產(chǎn)生基態(tài)冷分子或超冷分子的高效、可控的方法是目前國內(nèi)外原子物理界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。由于分子具有較原子復(fù)雜的多的能級結(jié)構(gòu)，研究其中的量子現(xiàn)象無論對量子理論本身還是對實(shí)現(xiàn)分子凝聚都有重要的意義。本文通過對光締合產(chǎn)生超冷銫分子及其光譜特性的分析，首次提出可以用一個(gè)有效的四能級模型來描述其合成過程，其中兩個(gè)上能級由0-g(6s+6p3/2)雙阱中的激發(fā)態(tài)能級組成，并通過隧穿機(jī)制耦合在一起?；谠撃Ｐ停覀儗饩喓袭a(chǎn)生超冷銫分子中的相關(guān)量子

2、現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)研究。主要內(nèi)容概括如下:
　　首先，在平均場近似的框架下，引入受激拉曼絕熱轉(zhuǎn)移的光脈沖，結(jié)合數(shù)值求解微分方程組及解析方法，就銫原子凝聚產(chǎn)生銫分子凝聚的最佳條件進(jìn)行了詳細(xì)研究。研究發(fā)現(xiàn):在擴(kuò)展“雙光子”共振（包括雙光子過程、平均場修正和兩激發(fā)分子能級之間的隧穿耦合）條件下，可以找到一個(gè)高效率的、穩(wěn)定的原子分子轉(zhuǎn)換條件。在當(dāng)前實(shí)驗(yàn)所允許的（較小的泵譜光Rabi頻率）情況下，提出兩種方法來獲得高的轉(zhuǎn)換效率。第一，在兩激光脈

3、沖的有效Rabi頻率相等的條件下，調(diào)節(jié)兩脈沖的失諧差，同時(shí)最優(yōu)化參數(shù)延遲系數(shù)α和脈沖持續(xù)T，可以得到高達(dá)87.2％的轉(zhuǎn)換效率。第二，采用非相等的Rabi頻率，在給定泵浦場有效Rabi頻率和泵浦場失諧，調(diào)節(jié)dump場的有效Rabi頻率，同時(shí)最優(yōu)化參數(shù)兩激光脈沖失諧差、以及α和T，可以得到80.7％的轉(zhuǎn)換效率。
　　其次，在弱探測光場條件下，通過解析和數(shù)值求解系統(tǒng)滿足的主方程，分析系統(tǒng)對探測光的吸收性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)兩阱之間的隧穿耦合

4、較強(qiáng)時(shí)，預(yù)言在這種新的四能級過程中存在一種量子雙暗共振現(xiàn)象。如同在三能級系統(tǒng)中一樣，該雙暗共振現(xiàn)象不僅是冷分子產(chǎn)生的信號，而且也為兩激發(fā)分子態(tài)之間的隧穿耦合機(jī)制提供了一個(gè)有力證據(jù)。同時(shí)，指出該雙暗共振現(xiàn)象還可通過測量原子態(tài)的布居數(shù)變化而得到。本文也討論了在實(shí)驗(yàn)條件下，系統(tǒng)的其它參數(shù)對探測吸收波譜的影響。
　　接下來，我們對冷的銫原子—分子系統(tǒng)中探測吸收波譜的線寬進(jìn)行了分析。研究表明:兩阱之間的隧穿耦合強(qiáng)度對吸收波譜中心峰的寬度有很

5、大的影響。通過調(diào)節(jié)其隧穿耦合強(qiáng)度，可以得到比分子激發(fā)態(tài)線寬小很多的、亞自然線寬的吸收波譜。當(dāng)隧穿耦合強(qiáng)度σ12=10γab1時(shí)，線寬僅為0.66MHz。這就為獲得亞自然線寬波譜提供了一個(gè)新的、可控的方法。該研究意味著，可以利用這個(gè)四能級過程來獲得更窄的線寬，此結(jié)果與傳統(tǒng)三能級過程中窄線寬的獲得相比，有較明顯的優(yōu)勢，特別是在強(qiáng)的泵譜光強(qiáng)度和大的失諧條件下，仍然可以得到亞自然線寬的波譜線。
　　最后，對銫原子—分子凝聚系統(tǒng)中CPT態(tài)的