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铯原子磁光阱及光抽运光谱的实验研究

作　者: 卢佳佳
导　师: 王海；卫栋
学　校: 山西大学
专　业: 光学
关键词: 原子的激光冷却与俘获半导体激光器磁光阱光抽运光谱
分类号: O431.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

根据半导体激光器的基本原理,我们设计并制作了光栅外腔半导体激光器；建立了铯原子磁光阱系统,实现了中性铯原子的冷却与俘获；研究了常温下气室中铯原子D2跃迁线的光抽运光谱,并从其形成的物理机制、具体应用等各个方面进行阐述介绍。具体的工作如下：一,借鉴商用光栅外腔半导体激光器设计结构并结合自身的实验条件和所需要求,自行设计、组装、调试了光栅外腔半导体激光器并实现了激光器稳定的单模输出。该激光器的工作在铯原子D2线附近,输出的波长稳定在852.3nm,连续调谐范围约在3GHz。二,建立了铯原子磁光阱系统。自行设计并建立了真空系统,真空度为1×10-7Pa；利用两台半导体激光器建立了实现铯原子磁光阱的激光系统,通过饱和吸收技术实现冷却光的负失谐锁定,自制的半导体激光器作为再抽运光。实现了中性铯原子的冷却与俘获。三,研究了常温下气室中铯原子D2跃迁线的光抽运光谱。两束空间重合偏振垂直的线偏振光在铯原子气室中同向传输,铯原子气室对确定频率的探测光的吸收会随着抽运光频率的改变而增强或减弱,从而形成光抽运光谱。分析了铯原子基态62S1／2至激发态62P3/2超精细能级间的光抽运过程,研究了形成铯原子D2线跃迁相关的几种光抽运光谱的物理机制。由于无多普勒背景的干扰,线宽对光场和环境因素改变更加灵敏,探测光或抽运光强度导致的谱线加宽非常明显,实验上观察到了谱线在低功率下的强度展宽。其中,创新点是在研究抽运探测(pump-probe)光谱的时候,大多数研究者是采用扫描探测光频率的方法,而我们是则与此相反,将抽运光进行连续扫描。除此之外,我们在实验过程中,尽力消除多普勒背景的影响,以至可以将其影响忽略不计。

全文目录

中文摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第一章绪论  11-13
第二章光栅外腔反馈半导体激光器的制作  13-19
  2.1 半导体激光器的特性  13-14
    2.1.1 半导体激光横模特性  13
    2.1.2 半导体激光的温度、电流调谐特性  13-14
  2.2 外腔反馈半导体激光器  14-17
    2.2.1 外腔反馈  14-15
    2.2.2 光栅外腔反馈半导体激光器的制作  15-16
    2.2.3 激光器系统的驱动电路与控制电路  16-17
  2.3 自制半导体激光器的铯原子气室饱和吸收谱线  17-18
  2.4 小结  18-19
第三章铯原子气室磁光阱系统的建立及铯原子的冷却与俘获  19-27
  3.1 磁光阱(MOT)工作原理的简述  19-20
  3.2 铯原子冷却与俘获系统的组建  20-25
    3.2.1 激光器系统与光路系统  20-23
    3.2.2 铯原子磁光阱系统  23-25
  3.3 铯原子冷却与俘获的实验结果  25-26
  3.4 小结  26-27
第四章气室中铯原子D2跃迁线光抽运光谱的实验研究  27-36
  4.1 光抽运光谱的实验原理及实验装置  27-29
  4.2 光抽运光谱的实验结果及讨论  29-34
  4.3 光抽运光谱中的强度展宽  34-35
  4.4 小结  35-36
总结与展望  36-37
参考文献  37-41
攻读学位期间取得的研究成果  41-42
致谢  42-43
个人简况及联系方式  43-45

铯原子磁光阱及光抽运光谱的实验研究

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