Laser-induced cooling of broadband heat reservoirs
我们从理论和实验上探索了一种冷却宽带热源的方法,通过激光辅助与二能级原子的碰撞,然后通过它们的荧光。与现有的激光冷却方法相比,这种方法在冷却效率、宽带浴的最低可达温度及其多功能性方面是有利的:它可以冷却任何热源,只要激光与原子共振红失谐。它适用于冷却稠密气体和冷凝介质。
2015-02-27 physics.atom-ph quant-ph
Buffer gas cooling of ions in time-dependent traps using ultracold atoms
对于利用混合原子-离子系统探索量子效应,达到超冷温度是主要限制因素。在这项工作中,我们提出了大量的实验现实的情况下,使用超冷原子气体的被困离子缓冲气体冷却的数值模拟结果。我们探索通过优化各种射频(RF)陷阱和RF驱动方案,包括线性和八极陷阱,数字保罗陷阱,旋转陷阱和混合光学/RF陷阱的陷阱参数的微动诱导的热效应的抑制。我们发现,非常相似的离子能量可以达到所有的,即使考虑实验的不完善,导致所谓的过度微动。此外,我们期待到一个量子描述的系统,并表明,量子力学不能保存从微动诱导加热的原子-离子碰撞的离子。结果表明,缓冲气体冷却可以用来达到接近离子的运动的基态,甚至是竞争力相比,一些亚多普勒冷却技术,如西西弗斯冷却。因此,缓冲气体冷却是一个可行的替代离子,不服从激光冷却,结果可能是感兴趣的量子化学和精密光谱学的研究。
2021-09-30 physics.atom-ph quant-ph
Optimized pulsed sideband cooling and enhanced thermometry of trapped ions
解析边带冷却是一种标准技术,用于将多普勒极限以下的捕获离子冷却到接近其运动基态。然而,用于边带冷却的最常见的方法隐含地依赖于低多普勒冷却温度和紧密限制的离子,并且它们不能针对不同的实验条件进行优化。在这里,我们介绍了一个框架,计算最快的可能的脉冲边带冷却序列为给定数量的脉冲和一组实验参数,我们验证其改进相比,传统的方法,使用一个被困的$^{171}$ Yb $^+$离子。经过广泛的冷却,我们发现,离子的运动分布是明显的非热,因此不服从标准的测温技术。因此,我们开发和实验验证一种改进的方法来测量边带冷却后的离子温度。这些技术将使更有效的冷却和温度计内捕获的离子系统,特别是那些具有高的初始温度或空间扩展的离子波包。
2021-09-28 physics.atom-ph quant-ph
Robust dynamical exchange cooling with trapped ions
我们从理论上研究了通过与预冷离子的瞬态相互作用使被囚禁的原子离子快速冷却的可能性。通过动态控制离子的平衡位置实现瞬态耦合。为了实现较短的冷却时间,我们通过应用基于不变式的工程来利用绝热的捷径。我们在设计这些器件时考虑了杂散磁场和陷波器频率偏移等缺陷。对于在我们的实验室中的当前操作的陷阱适当的设置,我们发现,可以实现强大的性能下降到$6.3$运动周期,包括$14.2\ \mathrm{μs}$的离子与$0.44\ \mathrm{MHz}$陷阱频率。这比在弱耦合状态下使用激光冷却可以实现的速度快得多,这使得这在量子计算的背景下成为有吸引力的方案。
2020-03-31 physics.atom-ph quant-ph
Radio-frequency sideband cooling and sympathetic cooling of trapped ions in a static magnetic field gradient
本文详细研究了单原子离子和双原子离子的近基态冷却。我们介绍了一个简单的边带冷却方法的限制原子和离子,使用射频辐射施加到裸露的离子状态在静态磁场梯度,并证明其应用于离子限制在长期的陷阱频率,$ω_z \approx 2π\times 117 $ kHz。对于单个\ybplus离子,边带冷却循环将平均声子数$\left\langle\,n\,\right\rangle$从多普勒极限降低到$\left\langle\,n\,\right\rangle =$ 0.30(12)。这与本实验中理论估计的最低可实现声子数一致。我们将这种RF边带冷却方法推广到两个\ybplus离子的系统,在质心模式下得到声子数为$\left\langle\,n\,\right\rangle =$ 1.1(7)。此外,我们证明了第一次实现的交感RF边带冷却的离子晶体组成的两个单独寻址相同的同位素的相同的物种。
2017-10-25 physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic cooling of a trapped proton mediated by an LC circuit
有效冷却被捕获的带电粒子对于许多基础物理实验、高精度计量学和量子技术都是必不可少的。到目前为止,交感冷却需要近距离的库仑相互作用,但人们一直希望将激光冷却技术带到宏观分离的陷阱中的粒子,将量子控制技术扩展到以前无法到达的粒子,如高电荷离子,分子离子和反物质。在这里,我们展示了一个单一的质子使用激光冷却Be+离子在空间上分离的潘宁陷阱的交感冷却。陷阱由超导LC电路连接,该电路能够在9 cm的距离内进行能量交换。我们还展示了冷却的宏观LC电路的谐振模式与激光冷却的离子和交感神经冷却的一个单独被困的质子,达到远低于环境温度的温度。值得注意的是,由于这种技术只使用图像电流相互作用,它可以很容易地应用于反质子实验,促进提高物质-反物质比较和暗物质搜索的精度。
2021-08-29 physics.atom-ph quant-ph
Efficient sideband cooling protocol for long trapped-ion chains
囚禁离子是大规模量子计算的一个有希望的候选者。在学术和工业环境中已经建立了几个系统来实现适度规模的量子算法。运动自由度的有效冷却是使用捕获离子的高保真量子操作的关键要求。在这里,我们提出了一种技术,其中单独的离子被用来冷却单独的运动模式并行,减少所需的时间,使离子链的运动基态。我们通过实验证明了这种技术,并开发了一个模型来了解我们的平行边带冷却技术相比,更传统的方法的效率。该技术适用于任何使用共捕获原子种类的分辨边带冷却的系统,并且仅需要捕获粒子的单独寻址。
2020-02-10 physics.atom-ph quant-ph
Cooling Techniques for Trapped Ions
本书的这一章介绍和概述了冷却被困离子的方法。主要对象是进入该领域的研究人员。它并不打算作为一个全面的调查和历史帐户的广泛文献关于这一主题。我们提出了几种冷却方案背后的物理思想,概述了它们的数学描述,并指出了对更深入研究这一主题有用的相关文献。
2014-09-24 physics.atom-ph quant-ph
A Single Laser System for Ground-State Cooling of 25-Mg+
我们提出了一个单一固体激光器系统冷却,相干操纵和检测$^{25}$镁$^+$离子。相干操纵是通过耦合两个超精细基态水平使用一对远失谐拉曼激光束。用于多普勒冷却和检测的共振光通过电光调制器从同一激光源获得,产生与原子跃迁共振的边带。我们证明了基态冷却的离子在陷阱中的振动模式之一,使用解析边带冷却。通过观察喇曼受激边带跃迁的时间演化,研究和讨论了这种制冷器的制冷性能。该设置是现有最先进系统的主要简化,通常涉及多达三个单独的激光源。
2011-02-22 physics.atom-ph quant-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
Sympathetic EIT laser cooling of motional modes in an ion chain
我们利用电磁感应透明(EIT)激光冷却来冷却线性离子链的运动模式。作为示范,我们对$^{24}Mg^+$离子施加EIT冷却以冷却$^9Be^+$ - $^{24}Mg^+$离子对和$^9Be^+$-$^{24}Mg^+$-$^{24}Mg^+$-$^9Be^+$离子链的轴向模式,从而共感地冷却$^{9}$ $^{+}$离子。与传统拉曼边带冷却的先前实现相比,我们实现了将模式冷却到接近基态所需的持续时间的大约一个数量级的减少,并且所需的激光强度显著降低。
2013-03-07 physics.atom-ph quant-ph
Fluorescence during Doppler cooling of a single trapped atom
利用半经典方法研究了初始热态单囚禁原子在弱束缚态下多普勒冷却的时间动力学。我们开发了一个分析模型的最简单的情况下,一个单一的振动模式的谐波陷阱,并显示该模型如何使我们能够通过观察冷却过程中的荧光率来估计被困粒子的初始能量。这种温度测量的实验实现提供了一种通过观察在没有冷却的情况下的温度上升来测量原子加热速率的方法。与传统的边带检测方法相比,该方法在技术上相对简单,并且这两种方法是合理的一致。我们还讨论了RF微动的影响,相关的被困原子离子,和冷却动力学上的振动模式之间的耦合的效果。
2007-07-09 physics.atom-ph quant-ph
Photon spin molasses for laser cooling molecular rotation
小分子的平移运动的激光冷却通过寻址跃迁来执行,所述跃迁确保自发发射不会引起净旋转激发。这将是不可能的,一旦旋转分裂变得可比的操作激发线宽,将发生大分子或宽带宽激光器。我们从理论上表明,在这种制度下,从红色失谐多普勒冷却光的角动量转移也可以施加阻尼扭矩线性分子,冷却旋转到相同的多普勒极限(通常$\approx$ 500 $μ$ K的分子与$\approx$ 10 ns的激发态寿命)。这种冷却过程源自光子自旋,表明标准光学糖蜜也可以在不需要额外实验资源的情况下冷却分子旋转。
2021-11-06 physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic and swap cooling of trapped ions by cold atoms in a MOT
一个冷却和捕获的离子和原子的混合系统,为离子辅助冷化学和新颖的多体研究铺平了道路。由于单个俘获机制的不同,被俘获的原子明显比被俘获的离子冷,因此在组合系统中,强的二元离子$-$原子相互作用导致从离子到原子的热流。相反,被捕获的离子也可以被冷原子碰撞加热,使离子和原子之间的平衡变得有趣。在这里,我们的实验表明,铷离子(Rb $^+$)冷却接触磁光捕获(MOT)Rb原子,相反的一般预期的离子加热等离子和原子质量。从理论上解释了冷却机理,并用数值模拟加以验证。共振电荷交换(RCx)碰撞,它允许交换冷却的离子与原子,其中一个单一的掠射碰撞事件带来的快速离子休息的重要性进行了讨论。
2011-12-26 physics.atom-ph quant-ph
Laser cooling trapped-ion crystal modes beyond the Lamb-Dicke regime
针对兰姆-迪克区外囚禁离子晶体的冷却问题,提出非微扰半经典方法,可准确模拟高能现象并与实验及全量子模拟对比,补充全量子模型,实现更高能标下的快速准确预测。
2024-11-27 physics.atom-ph quant-ph
Laser Cooling by Sawtooth Wave Adiabatic Passage
我们提供了一个理论分析,最近证明的冷却方法。二能级粒子在与反向传播的激光束相互作用时经历连续的绝热转移,所述激光束在过渡频率上反复扫描。我们表明,窄线宽的过渡粒子可以被冷却到附近的反冲极限。与多普勒冷却相比,这种冷却机制对自发发射的依赖性降低,因此显示出应用于缺乏闭合循环转变的系统(例如分子)的前景。
2018-06-08 physics.atom-ph quant-ph
Resolved-sideband laser cooling in a Penning trap
本文报道了用激光冷却单个$^{40}\text{Ca}^+$离子到一维运动基态的实验。冷却在729 nm电四极$S_{1/2}\leftrightarrow D_{5/2}$跃迁的强结合极限下进行,通过耦合$D_{5/2}$和$P_{3/2}$能级的淬灭激光器加宽。我们发现最终的基态占据是$98\pm1\%$。我们用$\dot{\bar{n}}\approx 0.3\pm0.2\textrm{s}^{-1}$测量陷阱的加热速率,对于来自$150-400\textrm{kHz}$的陷阱频率,与大的离子电极距离一致。
2016-03-01 physics.atom-ph quant-ph
Sub-Doppler cooling of trapped ions using optical tweezers
University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学);QuSoft
提出一种利用中空光镊与微波驱动实现囚禁离子晶体亚多普勒冷却的方案,通过西西弗斯冷却机制,对多达三个离子实现快速冷却,可作为多普勒冷却与基态冷却的中间步骤。
2026-09-24 physics.atom-ph quant-ph
Narrow-line magneto-optical cooling and trapping of strongly magnetic atoms
对弱跃迁进行激光冷却是使多价原子达到超冷温度的有效方法。然而,对于强磁性原子,传统的窄线磁光阱(MOT)会受到光与磁力竞争的影响。我们克服了这个困难,在Er开发一个不寻常的窄线MOT,平衡光学和磁力使用激光调谐到蓝色的一个狭窄的(8 kHz)过渡。陷阱人口自旋极化的温度达到低于2微开尔文。我们的研究结果构成了一种可供选择的方法,激光冷却的弱转变,适用于稀土金属和亚稳碱土金属元素。
2008-02-06 physics.atom-ph quant-ph
Optical cooling of interacting atoms in a tightly confined trap
在最近的一篇论文中,我们提出了一种新的利用光缔合跃迁来降低原子对碰撞能量的激光冷却方案。在那篇论文中,我们考虑了自由空间中的两个原子,即没有考虑陷阱对冷却过程的影响。在本文中,我们定性地讨论了扩展这一想法的可能性拉曼边带冷却的相互作用原子对被困在Lamb-Dicke(LD)制度。除了冷却之外,我们的方法对于操纵光晶格中原子的原位相互作用可能是重要的。
2017-03-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Storage and Adiabatic Cooling of Polar Molecules in a Microstructured Trap
我们提出了一个多功能的电陷阱,用于探索极性分子相互作用中的各种量子现象。该陷阱结合了可调领域,均匀的陷阱体积的大部分,在陷阱边界的陡峭梯度场。初始样品中最多可捕获10^8个CH 3F分子,捕获时间长达60秒,1/e存储时间为12秒。绝热冷却到120 mK是通过缓慢扩大陷阱体积来实现的。该陷阱结合了光电冷却的所有成分,再加上非常长的存储时间,使场控制量子力学碰撞和反应实验触手可及。
2012-07-31 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Ion-neutral sympathetic cooling in a hybrid linear rf Paul and magneto-optical trap
离子和中性原子之间的长程极化力导致大的弹性散射截面,例如,10^6 a.u. Na+对Na或Ca+对Na在冷和超冷温度下。这表明,混合离子中性阱应该提供一个原子或分子离子显着的交感冷却的一般手段。我们提出SIMION 7.0模拟结果的优点和限制的交感冷却内的混合陷阱装置,由一个线性的RF保罗陷阱同心与钠磁光阱(MOT)。本文探讨了各种加热机制对混合系统的影响,以及与MOT,Paul陷阱,离子数量和离子种类相关的参数如何影响交感冷却的效率。
2012-08-31 physics.atom-ph physics.plasm-ph quant-ph
Laser cooling of new atomic and molecular species with ultrafast pulses
提出了一种新的激光冷却方法,用于冷却能级结构使传统激光冷却困难的原子物种。例如,氢的激光冷却需要单频真空紫外光,而多电子原子需要许多分离频率的单频光。这些限制可以通过激光冷却超快脉冲序列的双光子跃迁来缓解。氢、反氢和许多其它物质的激光冷却看来是可行的,而且将这项技术推广到分子也是可能的。
2005-12-07 physics.atom-ph
Efficient ground-state cooling of large trapped-ion chains with an EIT tripod scheme
我们报道了一个大的囚禁$^{171}$ Yb $^+$离子链的电磁感应透明(EIT)冷却到量子基态。与传统的EIT冷却不同,我们采用了四层三脚架结构,并在所有运动模式下实现了快速的亚多普勒冷却。我们观察到同时基态冷却整个完整的横模谱的$40$离子,占用超过$3$ MHz的带宽。观察到冷却时间小于$300\,μ$ s,与离子数无关。这种在整个光谱范围内的有效冷却对于使用量子模拟器或量子计算机的捕获离子晶体的高保真量子操作至关重要。
2020-04-27 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Zero-Point cooling and low heating of trapped 111Cd+ ions
本文报道了射频(Paul)阱中~(111)Cd ~+离子的基态激光冷却。被困离子运动的加热速率测量两种不同的捕获几何形状和电极材料,其中没有努力屏蔽原子镉源的电极。测得的低加热速率表明,捕获的111 Cd+离子可能非常适合涉及原子运动的量子控制的实验,包括量子信息科学中的应用。
2004-04-25 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph quant-ph
Integrated-Photonics-Based Systems for Polarization-Gradient Cooling of Trapped Ions
Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院电子研究实验室);Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院林肯实验室)
本文提出利用集成光子学实现阱离子的极化梯度冷却,首次实验演示了该技术,提升了阱离子系统的计算效率。
2024-11-09 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Cooling of trapped ions by resonant charge exchange
两种最广泛使用的离子冷却方法是激光冷却和通过弹性碰撞(EC)的感应冷却。在这里,我们展示了另一种冷却离子的方法,该方法是基于被困离子和超冷母原子之间的共振电荷交换(RCE)。具体地,被捕获的Cs $^{+}$离子通过与共捕获的超冷Cs原子的碰撞以及分别通过与共捕获的超冷Rb原子的碰撞而冷却。我们观察到Cs原子对Cs $^{+}$离子的冷却比Rb原子对Cs $^{+}$离子的冷却更有效。这表明除了Cs-Cs $^{+}$情况下的弹性离子-原子碰撞通道之外,还存在一种冷却机制,即通过RCE冷却。通过实验确定了RCE的冷却效率,发现碰撞前冷却比EC冷却高两个数量级。这一结果为进一步研究原子-离子杂化系统中电子跳跃电荷输运提供了实验依据。
2018-04-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Micromotion-Synchronized Pulsed Doppler Cooling of Trapped Ions
我们提出并证明了一种新的方法,多普勒冷却捕获的离子晶体的微动幅度的分布可能是大的和不均匀的。该技术使用与陷阱RF同步的多普勒冷却光脉冲,当离子的速度接近节点时,该脉冲选择性地靶向离子,从而通过单一色调的冷却光在晶体上实现更均匀的冷却。我们提出了一个理论框架,描述了这种技术是实用的,并提供了一个简单的实验演示。
2023-02-09 physics.atom-ph
Perpendicular laser cooling with a rotating wall potential in a Penning trap
研究了在潘宁离子阱中旋转壁面势对垂直激光冷却的影响。通过包括与旋转壁的能量交换,我们扩展了以前的多普勒激光冷却理论,并表明,低垂直温度更容易实现与旋转壁比没有。详细的数值研究确定了生产低温,稳定的二维晶体,重要的量子信息处理实验采用潘宁陷阱的最佳操作参数。
2016-05-29 physics.atom-ph physics.plasm-ph quant-ph
Laser cooling of molecules
综述了分子激光冷却的最新进展。自20世纪80年代以来,激光冷却已成为冷却和囚禁原子的第一步,用于量子模拟、量子传感和精密测量等前沿研究。尽管分子内部结构复杂,但随着人们对分子结构和光与分子相互作用的深入了解,分子的激光冷却已经实现。在过去几十年中,激光技术的发展对于分子的激光冷却也有很大的帮助,因为需要许多激光器来成功地冷却分子。介绍了分子激光冷却的基本原理、发展过程以及目前的研究现状,为超冷分子物理的发展提供了参考。
2023-01-10 physics.atom-ph
Deep laser cooling in optical trap: two-level quantum model
研究了偶极光阱中$^{24}$ Mg原子的激光冷却,泵浦场共振到窄$(3s3s)\,^1S_0 \rightarrow \, (3s3p)\,^{3}P_1$($λ= 457$ nm)光跃迁.为了描述考虑量子反冲效应的光阱中原子的激光冷却,我们考虑两种量子模型。第一种是基于原子密度矩阵量子动力学方程的直接数值解,第二种是基于原子密度矩阵在偶极阱中振动态上分解的简化模型。研究了抽运场强度和失谐量对最小冷却能量和快速激光冷却的影响。
2017-06-06 physics.atom-ph
Prospects for sympathetic cooling of molecules in electrostatic, ac and microwave traps
我们考虑如何被困分子可以被超冷原子同情冷却。作为一个原型系统,我们研究了LiH分子与超冷Li原子的共囚禁。我们计算了LiH + Li与初始处于基态和第一旋转激发态的分子的弹性和非弹性碰撞截面。然后,我们使用这些截面来模拟在静电阱,交流电阱和微波阱的交感冷却。在静态陷阱中,我们发现,非弹性损失太大,冷却是可行的,这个系统。交流和微波陷阱限制了基态分子,因此抑制了非弹性损耗。然而,在交流陷阱中的碰撞可以使分子从稳定的轨道变为不稳定的轨道,因此共振冷却伴随着陷阱损失。在微波阱中,没有这种损失,并且应该可以进行共振冷却。
2011-02-25 physics.atom-ph
Laser cooling with a single laser beam and a planar diffractor
利用平面三重衍射光栅将单束激光转换成四束四面体磁光阱。这种“平的”金字塔衍射器几何形状对于未来的微加工是理想的。我们通过捕获并随后将~(87)Rb原子亚多普勒冷却到30微开尔文来演示该技术。
2010-06-23 physics.atom-ph
Simulated optical molasses cooling of trapped antihydrogen
本文通过蒙特卡罗模拟研究ALPHA实验中反氢的光学粘团冷却,揭示其因质量小和跃迁频率大而偏离标准冷却行为,并分析了激光强度及阱中相空间混合对多方向冷却的关键作用。
2025-02-09 physics.atom-ph
Towards redistribution laser cooling of molecular gases: Production of candidate molecules SrH by laser ablation
通过辐射的碰撞再分布的激光冷却在过去已成功地应用于冷却稠密原子气体。在这里,我们报告的工作进展,旨在演示分子气体中的再分布激光冷却。候选分子一氢化锶是通过在加压惰性气体气氛中激光烧蚀二氢化锶而产生的。通过测量烧蚀等离子体羽流的发射光谱,分析了烧蚀等离子体羽流的成分。研究了烧蚀激光脉冲作用下SrH分子密度随缓冲气体压强和激光强度的变化规律。
2013-03-21 physics.atom-ph
Injection locking of a high power ultraviolet laser diode for laser cooling of ytterbium atoms
研制了一套波长为399 nm的高功率紫外激光二极管激光冷却镱原子的激光系统。该系统由一个外腔激光二极管和另一个激光二极管组成,外腔激光二极管提供40 mW的稳频输出,另一个激光二极管通过注入锁定将激光功率放大到220 mW。用于优化我们的注入锁定的系统方法也可以应用于任何其他波长的高功率光源。该系统不依赖于复杂的非线性倍频,对实现可传输的光晶格钟具有重要意义,对凝聚态物理和利用冷原子进行量子信息处理的研究也有重要意义。
2014-12-02 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Laser cooling of trapped ytterbium ions with an ultraviolet diode laser
我们展示了一个紫外二极管激光系统的冷却被困镱离子。激光功率和线宽与以前的基于谐振倍频的系统相当,但该系统更简单,更鲁棒,更便宜。我们使用激光系统来冷却限制在线性保罗陷阱中的少量镱离子。从观测到的光谱,我们推断最终温度< 270 mK。
2005-11-29 physics.atom-ph
Direct laser cooling of Rydberg atoms with an isolated-core transition
提出一种通过冷却里德堡电子轨道内残余离子芯来直接激光冷却碱土金属里德堡原子的方案,证明存在可驱动超100μs的闭合冷却循环,并分析了磁场下的冷却动力学。
2024-04-30 physics.atom-ph
Cooling atoms in an optical trap by selective parametric excitation
我们证明了通过光阱振动模的参量激发,从一个紧密的光阱中能量选择性地去除冷原子的可能性。利用阱势的非谐性,我们通过调节参量调制频率,选择性地去除能量最高的被囚禁原子或激发阱底原子。这个过程,这已被确定为一个可能的热源,也似乎是一个强大的方式,迫使蒸发冷却非谐波陷阱。
2001-04-10 physics.atom-ph
Sympathetic rotational cooling of large trapped molecular ions
Freie Universität Berlin(柏林自由大学)
通过协同旋转冷却技术,实现对分子离子旋转态的高效冷却,为量子信息处理和高精度光谱学提供新的可能性。
2026-02-03 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Laser-driven Sisyphus cooling in an optical dipole trap
我们提出了一个新的Sisyphus冷却方案,用于限制在远离共振光偶极阱中的原子。利用差分陷阱诱导的交流斯塔克位移,原子的两个电子能级被优先靠近陷阱底部的冷却激光共振耦合。在吸收一个冷却光子后,原子通过爬上更陡的势而失去能量,然后自发地衰变,优先远离陷阱底部。所提出的方法特别适合于冷却碱土类原子,其中存在具有窄电子跃迁的两能级系统。数值模拟的情况下,$^{88}$ Sr和$^{174}$ Yb证明了预期的反冲和多普勒温度限制。该方法需要相对少量的散射光子,并可能导致相空间密度接近亚秒时间尺度的量子简并。
2011-12-23 physics.atom-ph
Resistive and sympathetic cooling of highly-charged-ion clouds in a Penning trap
我们目前的测量电阻和交感冷却的离子云限制在潘宁陷阱。对于由一个离子种类组成的云的电阻冷却,我们观察到一个显着的偏离指数冷却行为,这是由能量传递模型解释。所观察到的交感神经冷却的同时限制的离子物种显示二次依赖于离子的电荷状态,因此与预期的稀释非中性等离子体的物理。
2014-10-31 physics.atom-ph
Loading and Cooling in an Optical Trap via Hyperfine Dark States
我们提出了一种新的光学冷却方案,依赖于超精细暗态,以增强加载和冷却深光学偶极陷阱内的原子。我们证明了七倍的增加,在保守势与强烈移动的激发态的原子数加载。此外,我们利用能量选择暗态来有效地冷却被囚禁在保守势中的原子。我们的研究结果打开了光学辅助冷却被困原子和分子的大门,这些原子和分子缺乏通常需要实现低温和蒸发冷却所需的高初始密度的闭合循环过渡。
2019-11-25 physics.atom-ph
Multi-frequency telecom fibered laser system for potassium laser cooling
本文描述了一种用于激光冷却钾原子的多频激光系统,它是通过光纤通信光束($\simeq 1534$或$1540$ ~nm)倍频实现的。基于低功率光纤的电信激光器和组件产生包含冷却和再泵浦半频的单个光束,随后由高功率放大器放大。最后一个自由空间SHG级在准谐振频率($\simeq 767$或$770$ ~nm)下产生典型为2.5 W的单光束,具有高质量模式,并准备好进行激光冷却。在亚多普勒温度为16~ $μ$ K时,以快速加载时间(2.5 s)捕获了高达$4\times10^9$ $^{41}$ K原子。这为多功能和可运输的超冷原子装置开辟了前景。
2021-09-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Evaporative cooling by pulse width modulation (PWM) of optical dipole traps
本文提出在光学偶极阱中采用固定频率PWM并调节占空比来降低时间平均偶极势,从而在不改变激光功率的情况下实现蒸发冷却,并验证了降温、提升相空间密度及附加损失机制。
2025-01-27 physics.atom-ph
A pulsed Sisyphus scheme for laser cooling of atomic (anti)hydrogen
我们提出了一种激光冷却技术,在该技术中,原子被选择性地激发到一个修饰的亚稳态,其光移和衰减率是空间相关的西西弗斯冷却。对利用脉冲紫外激光和连续可见激光冷却1 S-2S-3 P跃迁的磁囚禁(反)氢的情况进行了数值模拟。我们发现了一些有吸引力的功能,包括快速的三维冷却从~1 K到反冲限制,毫开尔文温度,以及抑制自旋翻转损失和可管理的光电离损失。
2011-01-19 physics.atom-ph
3D Sisyphus Cooling of Trapped Ions
利用激光偏振梯度,在线性Paul阱中实现了对处于Lamb-Dicke区及其附近的$^{171}$ Yb $^+$离子的3D Sisyphus冷却.的冷却速率和最终的平均动能的一个单一的离子的特征在于作为激光强度的函数,并比较半经典和量子模拟。西西弗斯冷却也适用于一个线性串的四个离子,以获得1-3个量子的平均能量的所有振动模式,一个大约数量级的减少低于多普勒冷却的能量。这用于实现随后的有效边带激光冷却。
2016-03-03 physics.atom-ph
Very long storage times and evaporative cooling of cesium atoms in a quasi-electrostatic dipole trap
我们用一个非常简单的激光系统,在CO $_2$激光束的焦点上捕获了铯原子,时间长达几分钟。研究了非极化原子在电子基态的碰撞性质。定量分析了非弹性碰撞改变超精细态导致的陷阱损失。弹性碰撞导致捕获气体在约150 s的时间尺度内从25 $μ$ K蒸发冷却至10 $μ$ K。
2000-03-26 physics.atom-ph
Trapping and Sympathetic Cooling of Boron Ions
我们证明了B $^{+}$离子在激光冷却Ca $^{+}$的库仑晶体中的俘获和共振冷却。我们通过共振激发的长期运动非破坏性地证实了B $^+$两种同位素的存在。B $^{+}$离子通过硼的烧蚀加载,并且长期激发光谱也揭示了与B $_{n}^{+}$形式的离子一致的特征。
2016-09-29 physics.atom-ph
Three dimensional cooling and trapping with a narrow line
在磁光阱(MOT)中,利用689nm处的Sr相互组合谱线,成功地实现了激光冷却,达到了多普勒冷却光子反冲极限。在本文中,我们提出了一个系统的研究,这样的MOT的加载效率。将实验结果与一个简单的模型进行比较,使我们能够讨论我们的设备的实际限制。我们还详细研究了最终MOT制度强调重力的作用的位置,大小和温度沿垂直和水平方向。在大的激光失谐,人们发现一个不寻常的情况下,冷却和捕获发生在一个高偏置磁场的存在。
2007-08-10 physics.atom-ph
A simplified 461-nm laser system using blue laser diodes and a hollow cathode lamp for laser cooling of Sr
我们开发了一个简化的光源在461 nm的激光冷却的锶没有倍频晶体,但与蓝色激光二极管。在外腔(Littrow)配置中的抗反射涂覆的蓝色激光二极管在461 nm处提供40 mW的输出功率。另一个蓝色激光二极管用于通过注入锁定将激光功率放大到110 mW。对于频率稳定,我们证明了调制自由偏振光谱的锶在空心阴极灯。本工作实现了激光系统的简化,这对研制可移动光晶格钟具有重要意义。
2013-03-06 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
Scaling Law in Laser Cooling on Narrow-Line Optical Transitions
本文研究了具有窄谱线光学跃迁的原子的激光冷却,即在激光与光相互作用的量子性质导致显著反冲效应的区域中。结果表明,当红失谐量接近3个反冲频率时,二能级原子在驻波中的最低激光冷却温度与半经典描述多普勒冷却的理论有很大不同。引入了一组无量纲参数,它唯一地表征了不同原子在激光场中的窄线光学跃迁的时间演化和稳态。这些结果可用于分析原子钟中重要的$Ca$、$Sr$和$Mg$等窄谱线原子的最佳激光冷却条件。
2018-11-26 physics.atom-ph
Feshbach Resonance Cooling of Trapped Atom Pairs
在超冷温度下对少体系统的光谱研究提供了在热环境中通常无法提取的有价值的信息。考虑到一对原子,我们提出了一个冷却机制,利用散射费什巴赫共振。应用一系列随时间变化的磁场斜坡导致零个、一个或两个原子被捕获的情况。如果两个原子在场斜坡完成后仍留在陷阱中,那么它们已经冷却。应用所提出的冷却机制,光阱或晶格被认为是。
2004-06-24 physics.atom-ph