Broadband lasers for photo-ionization and repumping of trapped ions
介绍了一种用于囚禁离子实验的稳频宽带激光器。由于该设计是基于广泛使用的半导体光放大器技术，类似的激光器可以实现几乎任何波长的近红外线，相干特性和输出功率允许有效的二次谐波产生。不需要闭环频率稳定来解决多普勒或自然加宽、偶极允许的跃迁，并且光源可以在亚微秒响应时间的测量周期期间打开和关闭。作为实例研究，实现了输出功率为20mW、线宽为10GHz的921.7nm激光器，并将其倍频到460.9nm，用于锶的激发，作为光电离的第一步。的激发效率相比，可实现与窄线宽分布布拉格反射器激光器以及理论。
2019-01-24 physics.atom-ph physics.optics
Novel repumping on $^{3}$P$_{0}$$\rightarrow$$^{3}$D$_{1}$ for Sr magneto-optical trap and Landé g factor measurement of $^{3}$D$_{1}$
我们实现了一个用于冷却和捕获锶原子的实验装置，并测量了$^{3}$ D $_{1}$的Landé g因子。由于采用了一种新的再泵浦方案，即$^{3}$ P $_{2}$ $\rightarrow$ $^{3}$ S $_{1}$和$^{3}$ P $_{0}$ $\rightarrow$ $^{3}$ D $_{1}$组合以及基于永磁体的自组装塞曼慢化器，在连续再泵浦的蓝色MOT中的峰值原子数相对于非再泵浦的情况被增强了15倍，并且达到$\sim$ 10亿。此外，使用分辨边带塞曼光谱，测量了$^{3}$ D $_{1}$的Landé g因子为0.4995（88），显示与理论值0.4988良好一致。这些结果将对包括原子激光、偶极相互作用、量子信息和精密测量在内的各种应用产生影响。
2020-07-30 physics.atom-ph
Spectroscopy of the $5s5p$ $ ^3 P_0 \rightarrow 5s5d$ $ ^3 D_1 $ transition of strontium using laser cooled atoms
本研究对激光冷却锶原子的指定跃迁开展光谱研究，结合双跃迁实现磁光阱原子数约13倍提升，测量跃迁频率精度达30 MHz，并用高精度相对论耦合簇计算验证了相关参数。
2023-12-16 physics.atom-ph quant-ph
Direct measurement of high-lying vibrational repumping transitions for molecular laser cooling
本文提出利用低温缓冲气体池中的光驱动化学反应结合调频吸收，直接高分辨测量分子高位振动态再泵浦跃迁，并在^174YbOH中确定了光子循环所需跃迁及相关光谱常数。
2023-03-06 physics.atom-ph physics.chem-ph
Laser frequency locking with 46 GHz offset using an electro-optic modulator for magneto-optical trapping of francium atoms
利用具有10阶边带的波导型电光调制器（EOM）实现了两个激光源之间的频偏锁定，实现了对Fr原子的磁光囚禁。通过对捕获光的10阶边带分量与再泵浦频率之间的差拍信号进行延迟自零拍检测，成功地获得了频率锁定误差信号。通过监测I2的多普勒吸收曲线，确认了在1 GHz以上扫描捕获光和再泵浦光频率，并保持其46 GHz的频率差。这种技术使我们能够搜索共振频率的磁光捕获的Fr。
2016-04-01 physics.atom-ph
Optical repumping and atom number balancing in a two-color MOT
Eberhard Karls Universität Tübingen（蒂宾根大学）；Universidade de São Paulo（圣保罗大学）
该研究提出一种双色磁光陷阱方案，通过优化激光配置实现原子数平衡与低温捕获，适用于连续原子束生成。
2026-02-24 physics.atom-ph quant-ph
Laser cooled molecules
近几年来，激光冷却在分子冷却方面的应用取得了迅速的进展。在这篇综述中，我们研究了什么样的分子可以被激光冷却，如何设计一个合适的冷却方案，以及如何理解和模拟冷却。我们回顾了最近的工作，激光慢化，磁光捕获，亚多普勒冷却，并限制在保守的陷阱中的分子，重点是每种技术的基本原理。最后，我们探讨了激光冷却分子的一些令人兴奋的应用，这些应用应该在短期内可以实现。
2021-03-01 physics.atom-ph
Optical pumping of ${\mathrm{5s4d} ^1\mathrm{D}_2}$ strontium atoms for laser cooling and imaging
提出一种利用448nm激光直接泵浦${\mathrm{5s4d} ^1\mathrm{D}_2}$态锶原子的快速重新泵浦方案，避免了慢衰变路径，使2D磁光阱通量提升60%，并测量了相关跃迁频率与同位素位移，有望提升冷锶原子器件的冷却与成像性能。
2024-02-23 physics.atom-ph
Proposal for laser-cooling of rare-earth ions
激光冷却的效率依赖于所考虑的物质的能谱中存在几乎闭合的光学跃迁循环。在这方面，稀土元素表现出许多转变，这些转变可能引起冷却循环的明显泄漏。在这项工作中，以确定是否激光冷却的单离子化铒$^+$是可行的，我们已经进行了精确的电子结构计算的能量和自发辐射的ErPDMATHABMM的爱因斯坦系数，结合使用\textit{ab initio}和最小二乘拟合技术。我们确定了五个弱的闭合过渡适合激光冷却，其中最广泛的是在千赫范围。对于最强的跃迁，通过模拟自发发射的级联动力学，我们证明了再抽运是必要的，并讨论了可能的再抽运方案。我们希望我们对Er $^+$的详细研究能为像Dy $^+$这样的邻近离子的激光冷却提供一个很好的视角。
2015-08-25 physics.atom-ph quant-ph
Progress toward a microwave frequency standard based on laser-cooled large scale 171Yb+ ion crystal
我们报告的进展对微波频率标准的基础上，激光冷却171 Yb+离子阱系统。电子器件、激光器和磁屏蔽都集成到一个物理封装中。在稳定捕获超过1 E5个离子的情况下，系统提供了高信噪比的Ramsey线形。与以前的工作相比，171 Yb ~+微波钟的频率不稳定度进一步改善到$8.5 \times {10^{ - 13}}/\sqrt τ$，平均时间在10 ~ 1000 s之间。
2022-01-09 physics.atom-ph
Laser-cooled ytterbium ion frequency standard
我们报告的发展的陷阱离子，微波频率标准的基础上的12.6 GHz的超精细激光冷却镱-171离子的过渡。整个系统安装在一个6 U 19英寸机架单元（$51\times49\times28$ cm）中，包括激光、电子和物理封装子系统。对该开发系统的性能进行了评估;在30 s和1500 s之间的平均时间内，测量的分数频率不稳定性为$3.6\times10^{-12}/\surdτ$。
2019-10-10 physics.atom-ph
Compact laser system for a laser-cooled ytterbium ion microwave frequency standard
基于$^{171}\mathrm{Yb^{+}}$在~12.6 GHz的基态跃迁的可移动微波频率标准的发展需要一个紧凑的激光系统用于冷却离子，清除长寿命状态，也用于光电离。在本文中，我们描述了一个合适的紧凑型激光器系统的发展的基础上，6 U高度机架安装的安排与整体尺寸$260 \times 194 \times 335$ mm。激光输出在369 nm（用于冷却），399 nm（光电离），935 nm（再泵浦）和760 nm（状态清除）被组合在光纤布置中，用于递送到我们的线性离子阱，并且我们通过$^{171}\mathrm{Yb^{+}}$离子的冷却来演示该系统。此外，我们表明，在935 nm和760 nm的激光分别接近水蒸气和氧气的吸收线的频率，特别是在760 nm，我们表明，一个$^{171}\mathrm{Yb^{+}}$过渡内的氧气线的压力加宽的轮廓。这些分子跃迁形成用于稳定$^{171}\mathrm{Yb^{+}}$频率标准的激光的方便的波长参考。
2019-03-27 physics.atom-ph
High Phase-Space Density of Laser-Cooled Molecules in an Optical Lattice
本文报道了一氧化钇（YO）分子在光晶格中的激光冷却和俘获。我们发现，灰色糖蜜冷却仍然是非常有效的YO分子内的晶格与分子温度低至6.1（6）$μ$ K。该方法已经产生了1200个分子的捕获样品，具有$\sim1.2\times10^{10}$ cm $^{-3}$的峰值空间密度和$\sim3.1\times10^{-6}$的峰值相空间密度。通过冷却降低晶格深度，我们将分子进一步冷却到1.0（2）$μ$ K，比先前报道的激光冷却阱中分子的温度低20倍。
2021-08-22 physics.atom-ph
A waveguide atom beamsplitter for laser-cooled neutral atoms
从低速强流源输出的激光冷却中性原子束在磁场势的引导下分裂成两束。我们产生我们的多模分束器的潜力与两个载流导线上的玻璃基板结合外部横向偏置场。原子在$10$ -cm的距离上绕着几条曲线弯曲。在100- $\mathrm{μm}$直径的线中，用$5\cdot10^{4} \mathrm{Ampere/cm^{2}}$的电流密度实现$1.5\cdot10^{5} \mathrm{atoms/s}$的最大积分通量。初始光束可以被分成具有50/50分束比的两个光束。
2000-03-28 physics.atom-ph
A compact dual atom interferometer gyroscope based on laser-cooled rubidium
我们提出了一种紧凑和便携式惯性传感器的旋转和加速度的精确传感。该传感器由双马赫-曾德尔型原子干涉仪和激光冷却的$^{87}$ Rb组成。拉曼过程被用来相干操纵物质波。我们描述和表征的实验装置。本文提出并研究了一种从紧凑几何结构过渡到具有三个独立原子-光相互作用区的扩展干涉仪的方法。扩展的几何形状将使灵敏度提高两个数量级以上，这是实现比$10^{-8} $ rad/s/ $\sqrt{\rm Hz}$更好的灵敏度所必需的。
2008-06-05 physics.atom-ph
Coherent Dark Resonances in Atomic Barium
本文报道了双电子钡原子暗共振的观测结果及其对光冷却的影响。在重碱土金属原子中，如钡或镭，光冷却可以通过n^1S_0-n^1P_1跃迁和从低位n^1D_2和n^3 D_{1,2}态的光再泵来实现，原子以高分支比衰减到这些态。冷却和再抽气过渡有一个共同的上态。这导致暗共振，因此使光学冷却效率较低。实验观测结果可以用光学布洛赫方程精确地模拟。与实验结果的比较，使我们能够提取有效的激光冷却的钡的相关参数。
2007-08-02 physics.atom-ph
Bimodal momentum distribution of laser-cooled atoms in optical lattices
我们从数值和实验两方面研究了光晶格中冷却原子的动量分布。使用半经典模拟，我们表明，这种分布是双峰，由一个中心功能对应于“冷”，被困原子，与尾巴的“热”，未被困原子，这也适用于非常浅的潜力。从模拟和实验中仔细分析高动量未被捕获原子的分布，表明分布的尾部不遵循正态分布，暗示幂律分布和非遍历行为。我们还重新审视了décrochage现象，即原子温度开始升高的潜在深度。
2016-04-15 physics.atom-ph
Laser spectroscopy on the hyperfine structure and isotope shift of sympathetically cooled $^{229}$Th$^{3+}$ ions
本文通过激光冷却$^{88}$Sr$^+$离子协同冷却$^{229}$Th$^{3+}$离子进行激光光谱研究，测定了其超精细常数与同位素位移，以更低不确定度获取核矩，为8.4 eV核同核异能态的精确光谱研究奠定基础。
2025-04-01 physics.atom-ph
Magnetic trapping and coherent control of laser-cooled molecules
我们展示了超冷CaF分子的旋转，超精细和塞曼态的相干微波控制，以及这些分子在一个单一的，可选择的量子态的磁捕获。我们在65（11）$μ$ K的温度和$1.2 \times 10^{5}$ cm $^{-3}$的密度下捕获大约$5\times 10^{3}$分子2秒。我们测量的状态特定的损失率由于碰撞与背景氦。
2017-11-20 physics.atom-ph
Penning collisions of laser-cooled metastable helium atoms
给出了亚稳态氦原子磁光阱中两体损失率的实验结果。通过监测陷阱荧光的衰减，以系统的方式测量范围从-5到-30 MHz和不同强度的几种激光失谐的绝对速率。研究了两体损失率系数$β$对激发态（$2^3P_2$）和亚稳态（$2^3S_1$）粒子数的依赖关系.从这些结果我们推断出一个相当均匀的速率常数$K_{sp}=(1{\pm}0.4)\times10^{-7}$ cm $^3$ /s。
2001-03-20 physics.atom-ph
133Cs87Rb Laser Cooled Dual Fountain
在巴黎的BNM SYRTE实验室，两个133 Cs喷泉和一个87 Rb喷泉已经得到了验证。本文介绍了在同一结构内实现87 Rb和Cs双喷泉同时工作的结构。到目前为止，只有Cs部分正在运行，但Rb部分已经完成，不久将投入运行。该实验已被预测，以改善目前的喷泉频率标准，并进行更精确的实验室测试（在10 E-16水平）的精细结构常数α的可能的时间变化，作为最近的宇宙学证据强烈的动机。
2002-12-10 physics.atom-ph
Laser spectroscopy of the $^2S_{1/2} - ^2P_{1/2}$, $^2P_{3/2}$ transitions in stored and cooled relativistic C$^{3+}$ ions
利用激光光谱实验研究了在德国达姆施塔特GSI亥姆霍兹中心的实验储存环（ESR）中以$β\approx 0.47$速度储存和冷却的类锂碳离子的$^2S_{1/2} - ^2P_{1/2}$和$^2S_{1/2} - ^2P_{3/2}$跃迁。共振波长的获得使用一种新的连续波紫外激光系统和一种新的极端紫外（XUV）检测系统，以检测前向发射的荧光光子。两个过渡所获得的结果进行比较，现有的实验和理论数据。在早期的激光光谱测量ESR等离子体光谱和干涉测量的结果发现的差异已得到解决，实验和理论之间的协议得到证实。
2021-05-06 physics.atom-ph
A general Zeeman slower for type-II transitions and polar molecules
我们提出了一个适用于大多数激光冷却分子的通用塞曼慢化方案。与以往方案不同的是，该方案的核心思想是用磁场补偿再抽运激光的失谐量，而不是用冷却激光的失谐量。只有具有正确速度的原子或分子才能被再泵浦，激光也会变慢。对于能量结构复杂的分子，这种方案更具有可行性。我们将该方案应用于激发态的Landé g因子较大的分子和多原子分子，显示出较好的慢化效率。
2019-06-26 physics.atom-ph
An extended-cavity diode laser at 497 nm for laser cooling and trapping of neutral strontium
我们提出了第一个扩展腔二极管激光器Littrow配置工作在青色波长范围约497 nm。基于氮化镓的二极管激光器具有高达60 mW的自由空间输出，以单频模式工作，可在超过8 nm的范围内调谐，并且具有小于90 kHz的洛伦兹线宽。提供了二极管激光器的调谐能力及其发射光谱的详细表征。这种紧凑、简单和低成本的激光源取代了基于倍频的更复杂系统，因此简化了基于中性锶的未来紧凑和移动光学时钟的开发。应用包括从$5s5p$ $^3P_2$状态和9.8 MHz宽$5s5p$ $^3P_2 \rightarrow 5s5d$ $^3D_3 $跃迁的锶原子的有效再泵浦，这对于亚多普勒冷却可能是感兴趣的。
2018-10-26 physics.atom-ph
Radiative collisional heating at the Doppler limit for laser-cooled magnesium atoms
报道了在强红失谐激光场中镁原子冷碰撞的Monte Carlo波函数模拟结果。这是例如在磁光阱（MOT）中的正常情况。基于单重态S_0 -单重态P_1原子激光冷却跃迁，计算了Mg-24原子在磁光阱中辐射碰撞的多普勒极限加热率。我们发现，在这种情况下，辐射加热似乎不影响多普勒极限。我们还描述了一个通道机制，由于缺少Q分支的激发计划，这可能会导致抑制非弹性碰撞，并发现，这种机制是不存在于我们的模拟结果，由于激发过程的多状态字符。
2004-05-10 physics.atom-ph
Proposed search for an electric-dipole moment using laser-cooled $^{171}$Yb atoms
我们提出了一个实验，寻找一个永久的原子电偶极矩（EDM）使用激光冷却的$^{171}$ Yb原子发射在原子喷泉。用均匀B场作为量子化轴，用Ramsey分离振荡场方法测量原子的塞曼旋进频率。适当偏振的激光束用于在给定的磁性子级中进行制备和检测。EDM的签名是与大E场的应用相关的拉姆齐共振的偏移。精度预计将至少比目前的限制好20倍，因为冷原子束的使用允许应用比蒸汽室大10倍的E场，并且与E场的相互作用时间比热束大200倍。电子束实验中系统误差的主要来源，（E x v/c）运动磁场，由于通过E场区域的上下轨迹之间的速度几乎完全反转而大大减少。
2005-10-11 physics.atom-ph
Laser-cooled caesium atoms confined with magic-wavelength dipole inside a hollow-core photonic-bandgap fiber
我们报道了激光冷却铯原子装入空芯光子带隙光纤，并将原子限制在光纤的7 $μm$直径的核心与魔术波长偶极阱在$\sim$ 935 nm。魔波长的使用消除了由纤芯中的偶极陷阱引起的铯的852 nm光学跃迁的AC斯塔克位移，并抑制了由原子径向分布引起的原子系综的不均匀加宽。这开启了在毫秒的时间尺度上连续探测原子的可能性-比以前的工作中报道的时间长约1000倍，因为偶极阱不必被调制。我们描述了我们的原子加载设置和它的独特功能，并提出光谱测量铯的D $_{2}$线在连续波偶极阱高达$1.7 \times 10^{4}$内加载的空芯光纤。
2018-12-07 physics.atom-ph
Evolution of the number and temperature of the remaining cold atoms in CW-laser photoionization of laser-cooled $^{87}$Rb atoms
基于Rb $^+$ -Rb杂化阱，研究了离子-原子弹性碰撞对剩余原子数和温度的影响.我们测量了剩余的原子序数和温度作为电离激光的波长和强度的函数，以及离子阱是否被打开。我们发现，在不同波长的电离激光的指数因子与离子阱打开或关闭的差异。我们假设电子的存在通过无序诱导加热影响离子-原子碰撞。我们的研究有助于更好地理解超冷中性等离子体的演变，特别是原子过程的后续动力学，这也是高能量密度等离子体的有用参考。
2023-03-21 physics.atom-ph
A robust, high-flux source of laser-cooled ytterbium atoms
我们提出了一种高通量的冷镱原子源，它是坚固的，重量轻，维护成本低。我们的装置提供$10^9$原子/s到一个三维磁光阱，而不需要水冷却或高电流电源。我们实现这一点，采用塞曼慢和二维磁光阱完全基于永磁体在Halbach配置。这种策略最大限度地减少了机械复杂性、杂散磁场和发热，同时几乎不需要维护，使其适用于寻求最小化电力消耗的嵌入式系统和大规模实验，以降低其子系统的复杂性。
2020-08-17 physics.atom-ph
Heteronuclear ionizing collisions between laser-cooled metastable helium atoms
本文研究了亚稳（23 S1）3 He和4 He原子的稀混合体系中的冷电离异原子碰撞，扩展了我们以前在类似同原子碰撞方面的工作[R. J. W. Stas等人，PRA 73，032713（2006）]。这种碰撞的一个简单的理论模型使我们能够计算准非极化气体在没有共振光（T = 1.2 mK）的情况下的异质结电离速率系数：K34（th）= 2.4*10^-10 cm ^3/s。这一计算得到了磁光俘获混合物对K34的测量结果的支持，其中每种物质含有约1*10^8个原子，K34（exp）= 2.5（8）*10^-10 cm ^3/s。理论与实验结果吻合较好。
2007-01-17 physics.atom-ph
A single-laser alternating-frequency magneto-optical trap
本文提出了一种利用单激光对中性原子进行磁光冷却和囚禁的方法。交流频率磁光阱（AF-MOT）使用一个灵活的光源，通过调谐激光二极管的注入电流，顺序地在冷却和再泵浦跃迁频率之间切换。我们报告这样一个系统的实验演示87 Rb和85 Rb的基础上的微集成扩展腔二极管激光器（ECDL）进行激光跳频高达6.6 GHz的调谐时间在微秒制度和重复率高达7.6 kHz。为此，使用了用于粗略频率控制的前馈和用于精确锁定的反馈的组合。我们讨论了AF-MOT表征的原子数和云温度为不同的操作参数的结果。
2019-10-12 physics.atom-ph
Doppler-free laser spectroscopy of buffer gas cooled molecular radicals
我们展示了低温缓冲气体电池内激光烧蚀形成的冷分子自由基的无多普勒饱和吸收光谱。通过降低温度，可以简化光谱的拥挤区域，并且通过对光谱的不同区域使用不同的温度，可以最佳地研究大范围的旋转状态。我们利用该技术研究了YbF自由基的光谱，分辨率为30 MHz，测量了电子基态的磁超精细参数。该方法适用于在受控的温度和压力下对各种分子进行高分辨率光谱分析，特别适用于那些难以在气相中产生的分子。
2009-12-02 physics.atom-ph
Precision spectroscopy technique for dipole allowed transitions in laser cooled ions
本文提出了一种精确测量囚禁离子电偶极允许跃迁的方法。通过快速连续地应用探针和冷却激光，可以探测完整的跃迁，而不会因加热离子而引起失真。此外，可以利用两个探针来测量类似色散的信号，这非常适合于将激光器稳定到跃迁。我们已经充分表征了测量的参数，并发现可以在30 s的询问时间内测量优于100 kHz的过渡频率。通过采用两个独立的离子阱系统来确定光谱信号的长期稳定性。第一离子阱用于稳定光谱激光器。第二个离子阱，然后通过连续探测在两个频率的过渡来测量的稳定性。根据Allan方差，对于1000 s的询问时间，获得了优于10 $^{-10}$的频率不稳定性。
2014-06-28 physics.atom-ph
Thermal bistability in laser-cooled trapped ions
研究射频阱中大型离子云在激光冷却下的温度双稳态行为，通过数值模拟揭示振荡场和离子密度对加热率及稳态切换的影响，并提出利用阈值效应检测入侵者扰动的方法。
2023-04-25 physics.atom-ph
Laser-Cooled Polyatomic Molecules for Improved Electron Electric Dipole Moment Searches
对$^{174}$ YbOH的多普勒冷却和西西弗斯冷却进行了研究。这种多原子分子对标准模型之外的物理学具有高灵敏度，代表了未来新T违反物理学的高精度探针的一类新物种。通过西西弗斯冷却，YbOH束的横向温度降低了近两个数量级至$< 600 \, μ$ K，相空间密度增加了$>6$倍。我们开发了一个完整的激光冷却的YbOH的数值模型，并发现与数据非常吻合。我们的项目，激光冷却和磁光捕获的长寿命样品的YbOH分子是触手可及的，这些将允许高灵敏度探针的电偶极矩（EDM）的electron. The方法演示这里很容易推广到其他同位素的YbOH，具有增强的灵敏度，其他违反电磁矩。
2019-10-24 physics.atom-ph
Sympathetic cooling of $^{113}$Cd$^+$ by laser-cooled $^{40}$Ca$^+$ in a linear Paul trap for Microwave Ion Clocks
本文报道了在线性Paul阱中用激光冷却$^{40}$ Ca $^+$对$^{113}$ Cd $^+$的共振冷却。实现了$^{113}$ Cd $^+$离子的长期低温约束。这些离子的温度测量在$90(10)$ mK，和相应的不确定性所产生的二阶多普勒频移估计为$2\times10^{-17}$的水平。高达$4.2\times10^5$ Cd $^+$离子被限制在阱中，并且测量的限制时间常数为84小时。在约束三小时后，仍然存在$10^5$ Cd $^+$离子，表明这种Ca $^+$ -Cd $^+$双离子体系是令人惊讶的稳定。交流斯塔克位移由钙$^+$激光和荧光诱导，其使用高精度\textit{ab initio}方法小心地估计到$5.4(0.5)\times10^{-17}$的精度。由于死区时间较短，还推导出了Dick-effect限制的Allan偏差。这些结果表明，微波钟的基础上，这种同情冷却计划持有承诺，在提供超高的频率精度和稳定性。
2020-02-12 physics.atom-ph
A continuous cold rubidium atomic beam with enhanced flux and tunable velocity
本研究基于2D+MOT构建高通量速度可调连续冷87Rb原子束源，通过多超精细能级模型修正散射力解释暗态损失，优化光强使通量提升50%，相位调制推动光实现9.5-14.6m/s速度调谐，可提升原子干涉仪和钟的性能。
2023-12-19 physics.atom-ph
Laser cooling of molecules
近年来，激光冷却方法已经从原子扩展到分子。分子复杂的旋转和振动能级结构使激光冷却变得困难，但这些困难已经被克服，现在分子已经被冷却到几微开尔文并被困住几秒钟。这为量子科学和技术、受控化学和基础物理测试的应用开辟了许多可能性。本文介绍了如何利用激光使分子减速、冷却和捕获，回顾了近年来的进展，并概述了一些未来的应用。
2019-02-14 physics.atom-ph
Measurement of the 5D Level Polarizabilty in Laser Cooled Rb atoms
我们报告的精确测量的标量和张量极化率的5D精细结构水平5D 3/2和5D 5/2的Rb。测量值显示出与先前发表的理论预测的合理对应，但更准确。我们实现了激光激发的5D水平的激光冷却云的光学偏振Rb-87原子放置在一个恒定的电场。
2013-11-16 physics.atom-ph quant-ph
High-resolution optical spectroscopy with a buffer-gas-cooled beam of BaH molecules
一氢化钡是将激光冷却和俘获技术推广到双原子晶体的一种有吸引力的候选材料。这里提出的设备和高分辨率光谱学证明了朝着这个目标的进展。研制了一台低温缓冲气体冷却的氢化钡分子束。在低温氦缓冲气体中的脉冲激光烧蚀在主要感兴趣的X $^2Σ^+$（$v''=0,N''=1$）状态下递送$\sim1\times10^{10}$分子/sr/脉冲。每个脉冲有超过$1\times10^7$的这些分子进入下游科学区，其向前速度低于100 m/s，横向温度为0.1 K。这种分子束使高分辨率光谱的氢化钡的量子态相关的激光减速和冷却。报告的测量包括超精细结构和磁性$g$因子在X $^2Σ^+$，B $^2Σ^+$，和A $^2Π_{1/2}$状态。
2017-08-07 physics.atom-ph
Fast adiabatic transport of single laser-cooled $^9$Be$^+$ ions in a cryogenic Penning trap stack
本研究在低温彭宁阱系统中实现了单$^9$Be$^+$离子的快速绝热输运，以支持协同激光冷却并提升多阱实验效率，为反质子量子逻辑光谱学奠定基础。
2023-09-13 physics.atom-ph
Quasi one-dimensional diffuse laser cooling of atoms
实验研究了用扩散激光冷却（DLC）产生$^{87}$ Rb原子的一维冷气体。实验中使用的是一根长105~cm、直径2~cm的水平细长真空玻璃管。通过注入激光的多次反射产生的管内漫射激光冷却背景蒸气原子。在250 mW冷却光和50 mW再抽运光的作用下，获得了一个均匀分布的米长的原子云轮廓。在典型的冷却时间为170 ms和亚多普勒原子温度为25 $μ$ k时，我们观察到原子OD提高了4倍。最大数量的检测冷原子保持恒定的自由落体持续时间为30毫秒。这样的样品是理想的许多量子光学实验，涉及电磁感应透明，电子高激发（里德伯）原子和量子精密测量。
2021-11-30 physics.atom-ph
Instability Heating of Sympathetically-Cooled Ions in a Linear Paul Trap
利用计算和理论方法研究了储存在线性几何结构、射频电四极阱中离子的交感激光冷却。该模拟允许5个样品离子与35个激光冷却的原子离子相互作用，揭示了一种不稳定的加热机制，该机制可以防止低于一定临界质量的离子被同情冷却。然而，该临界质量可以通过改变捕获场参数来改变，从而允许具有非常大的质量范围的离子使用单个离子种类被同情地冷却。这种不稳定性的加热机制的理论解释，提出预测的冷却-加热边界的捕获参数空间是一条线的恒定$q_u$（离子阱稳定性系数），一个结果支持的计算结果。$q_u$的阈值取决于相互作用离子的质量。给出了这种依赖关系的函数形式。
2002-08-19 physics.atom-ph
Measurement of the variation of electron-to-proton mass ratio using ultracold molecules produced from laser-cooled atoms
近年来，操纵冷分子的实验技术有了很大的发展。对冷分子的精确测量有望为基础物理学提供见解。我们用旋振纯的超冷KRb分子样品改进了电子质子质量比（$μ= \frac{m_{\rm e}}{M_{\rm p}}$）稳定性的测量。该测量是基于一个大的灵敏度系数的分子光谱学，它利用了几乎一个简并对振动能级之间的过渡，每个与不同的电子势。观察到的$μ$的时间变化限度为$\frac{1}μ\frac{dμ}{dt} = (0.30\pm1.0) \times 10^{-14}$年$^{-1}$，与迄今为止最严格的实验室分子限度相比，该限度优于5倍。进一步的改进应该是直截了当的，因为我们的测量只受到统计误差的限制。
2019-08-23 physics.atom-ph
Millikelvin Reactive Collisions between Sympathetically-Cooled Molecular Ions and Laser-Cooled Atoms in an Ion-Atom Hybrid Trap
报道了在离子-原子混合阱中，共振冷却的分子离子与激光冷却的原子之间的冷反应碰撞。在平均碰撞能量/k > 20 mK的条件下研究了化学反应<Ecoll>，这比以前用分子离子进行的实验低了大约两个数量级。以N2+ +Rb为典型体系，发现反应的反应速率与碰撞能无关，但强烈地依赖于Rb的内部状态。在激发态（5 p）2 P3/2下观察到比朗之万速率快4倍的高效电荷交换。这种观察是合理的捕获过程中占主导地位的电荷-四极相互作用和近共振之间的入口和出口通道的反应。我们的研究结果提供了一个测试的经典模型的分子离子反应在最低的能量达到迄今为止。
2012-08-30 physics.atom-ph physics.chem-ph
Sub-Natural Linewidth Superradiant Lasing with Cold $^{88}$Sr Atoms
超辐射激光器工作在坏腔区，其中相位相干存储在原子介质的自旋态中，而不是在腔内电场中。这种激光器使用集体效应来维持激光，并且可能达到比传统激光器低得多的线宽。本文研究了超冷$^{88}$ Sr原子系综在光腔中的超辐射激光特性。我们延长7.5 kHz宽的$^3P_1$ $\rightarrow$ $^1S_0$互组合线上的超辐射发射到几毫秒，并观察到稳定的参数，适合于模拟的连续超辐射激光器的性能，通过微调的再抽运率。我们在1.1 ms的激光作用下获得了820 Hz的激光线宽，比自然线宽低了近一个数量级
2023-02-17 physics.atom-ph
Stationary light pulses and narrowband light storage in a laser-cooled ensemble loaded into a hollow-core fiber
我们首次在空芯光子晶体光纤中观测到了稳定的光脉冲和窄带光存储。激光冷却的原子首先被装载到光纤芯中，提供强的光-物质耦合。然后，使用单个控制激光束将光脉冲存储在集体原子激发中。通过施加第二反向传播控制光束，可以使光脉冲停止。我们的工作为光子强关联多体系统的建立以及在量子信息处理领域的应用铺平了道路。
2016-06-09 physics.atom-ph quant-ph
Ultracold hydrogen and deuterium production via Doppler-cooled Feshbach molecules
本文提出了一种通过激光冷却双原子分子的碎裂来制备超冷氢的反直觉方案，其中最终的氢原子温度与分子母体的质量成反比。此外，在固定温度下形成玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的临界密度降低了一个因子比氢质量：母体质量提高到3/2的幂直接冷却的氢原子。单重态S原子和氢之间的窄费什巴赫共振非常适合于碎裂过程中所需的微小质心能量释放。在从头算量子化学的支持下，证明了BaH是一种理想的双原子前体，它可以被激光冷却到~37微开尔文的多普勒温度，只有两个振子跃迁，这是迄今为止最简单的分子冷却方案。利用本发明的冷却技术，利用冷凝过程的光脉冲控制，制备低于临界BEC温度Tc的氢原子气体是可行的。
2013-11-27 physics.atom-ph
Heteronuclear collisions between laser-cooled metastable neon atoms
本文研究了激光冷却亚稳3 P2氖同位素混合物中的异质碰撞。实验进行自旋极化原子在磁阱中的稳定氖同位素20 Ne，21 Ne，和22 Ne的所有两个同位素组合。我们确定了异质电离碰撞的速率系数为：beta_{21,20} =（3.9+/-2.7）× 10^{-11} cm ^3/s，beta_{22,20} =（2.6+/-0.7）× 10^{-11} cm ^3/s，和beta_{21,22} =（3.9+/-1.9）× 10^{-11} cm ^3/s。我们还研究了非均匀弹性碰撞过程，给出了非均匀热弛豫截面的上界。这项工作大大扩展了有限的现有实验数据的异质性电离碰撞的激光冷却原子涉及一个或多个稀有气体原子在一个亚稳态。
2012-08-28 physics.atom-ph quant-ph
Translational cooling and storage of protonated proteins in an ion trap at subkelvin temperatures
气相多电荷蛋白质已被同情地冷却到低于1 K的平移温度的库仑相互作用与激光冷却的钡离子在线性离子阱。在一种情况下，53个细胞色素c分子（质量约12390 amu，电荷+17 e）的系综被约160个激光冷却的钡离子冷却到低于0.75 K。已经观察到超过20分钟的储存时间，并且可以很容易地延长到超过一个小时。该技术适用于各种复杂分子。
2008-11-10 physics.atom-ph
Microcontroller interrupts for flexible control of time critical tasks in experiments with laser cooled atoms
我详细的应用程序的定时器中断在一个流行的微控制器家庭的时间关键应用在激光冷却型实验。我演示了一个低开销的1位频率锁定方案和多通道实验序列器使用定时器计数器中断，以实现准确的定时以及灵活的接口。由于计算机控制接口的灵活性，微控制器的通用性质可以提供与商业解决方案相比独特的功能，而没有与计算机定时相关联的较差的延迟。
2011-04-01 physics.atom-ph physics.ins-det
Realization of a Laser Cooled Microwave Power Standard
我们证明了一种新的微波功率标准的基础上的电磁相互作用与激光冷却原子的可行性。在辐射的作用下，内态布居发生拉比振荡。测量振荡频率可以确定电磁场强度。在18 dB的动态范围内进行测量，测量的标准偏差约为0.3%。在我们测量的精度范围内，场强与拉比频率呈线性关系。
2005-03-15 physics.atom-ph physics.ins-det
Coulomb crystallization in expanding laser-cooled neutral plasmas
我们提出了长时间的模拟膨胀超冷中性等离子体，包括一个完整的治疗强耦合离子动力学。因此，松弛动力学的扩展激光冷却等离子体的研究，考虑到弹性以及非弹性碰撞。它表明，取决于初始条件，等离子体的离子成分可能会表现出短程秩序，甚至叠加的长程序导致同心离子壳。与被限制在陷阱中的离子等离子体相反，壳结构是从等离子体云的中心而不是从外围建立的。
2003-11-27 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Sympathetic Cooling of Lithium by Laser-cooled Cesium
我们目前的第一个迹象之间的交感神经冷却两个中性的，光学捕获的原子物种。锂和铯原子被同时储存在由CO $_2$激光的焦点形成的光学偶极阱中，并允许相互作用给定的时间段。发现锂气体的温度在与冷铯热接触时降低。热化的时间尺度产生了对Li-Cs横截面的估计。
2001-09-27 physics.atom-ph physics.gen-ph
