Coulomb focusing in retrapped ionization with near-circularly polarized laser field
测量了强近圆偏振激光场中氩原子光电子动量的全三维分布。我们观察到，在410 nm近圆偏振场作用下，电子的横向动量分布随激光强度的增加而变窄，这与绝热理论预测的规律相反。通过分析实验测量的动量分辨角动量分布和相应的半经典射出电子的轨迹，窄化可以归因于一个临时的陷阱，从而在准束缚态的原子势的光电子的聚焦。在近圆偏振激光场作用下，避免了与再散射电子的强库仑相互作用，从而突出了再俘获过程中的库仑聚焦。我们相信这些发现将有助于理解和控制库仑耦合系统中的电子动力学。
2019-11-22 physics.atom-ph
State-Insensitive Trapping of Alkaline-Earth Atoms in a Nanofiber-Based Optical Dipole Trap
本文利用纳米拉锥光纤倏逝场和双魔波长方案，为锶-88实现约3 μK低阱深的态不敏感光学偶极阱，并经近表面高分辨率光谱验证435.827(25) nm附近的魔波长。
2023-10-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
A state-insensitive, compensated nanofiber trap
光纤网络中激光冷却原子的捕获和接口是量子信息科学的重要能力。继Balykin等人和Vetsch等人的开创性工作之后，我们提出了一种利用双色态不敏感的倏逝波在介质管周围捕获单个铯原子的方法。具体来说，我们表明，矢量光的位移（即，由前向传播的消逝波的固有椭圆率引起的基态的有效不均匀塞曼展宽）可以被后向传播的消逝波有效地抵消。此外，通过在魔波长下操作捕获激光器，我们去除了基态和激发态之间的差分标量光位移，从而允许光学D2跃迁的共振驱动。该方案提供了一个很有前途的方法来捕获和探测中性原子与现实的实验参数长的陷阱和相干寿命。
2011-10-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Light Shift Suppression in Coherent-Population-Trapping Atomic Clocks in the Field of Two Circularly Polarized Light Beams
本研究提出用两束相反圆偏振双色光抑制CPT原子钟的光频移，通过独立泵浦-探测方案控制共振不对称性，实验验证可显著提升长期频率稳定性。
2023-11-01 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Doubly magic optical trapping for Cs atom hyperfine clock transitions
我们分析了Cs超精细跃迁的双魔陷，包括以前忽略的基态超极化率和激光与静态磁场的相互作用的贡献。广泛的数值搜索没有发现任何双魔术捕获条件的任何一对超精细状态。然而，包括超极化率揭示了特定强度下宽范围波长的光强度不敏感陷阱。然后，我们研究使用双色捕获光场的可能性。部署一个双色方案，我们证明了双魔术红色和蓝色失谐陷阱的状态对分离的一个或两个单光子跃迁。
2016-09-19 physics.atom-ph quant-ph
Measurement of infrared magic wavelength for an all-optical trapping of $^{40}$Ca$^{+}$ ion clock
通过观测$^{40}$ Ca $^{+}$光钟的光移抵消现象，首次从实验上确定了$^{40}$ Ca $^{+}$ $4s\, ^{2}\!S_{1/2} \rightarrow 3d\,^{2}\!D_{5/2}$电四极跃迁的红外魔波长.选择一个“魔”磁场方向，使魔波长对激光的线偏振纯度和偏振方向都不敏感。确定了该跃迁的魔波长为1056.37（9）~nm，这不仅与理论预言相符合，而且比理论预言精确约300倍。利用这个测得的魔波长，我们还导出微分静态极化率为$-44.32(32)$ ~ a. u.，这将是在室温下评估黑体辐射偏移的重要输入。我们的工作为$^{40}$ Ca $^{+}$光钟的全光捕获奠定了基础。
2022-02-16 physics.atom-ph
Motion-selective coherent population trapping by Raman sideband cooling along two paths in a $Λ$ configuration
我们报告了我们的实验边带冷却与两个拉曼跃迁的$Λ$配置，允许选择性相干布居捕获（CPT）的运动基态。将该冷却方法应用于圆极化一维光晶格中的$^{87}$ Rb原子。由于矢量极化率的存在，囚禁原子的振动频率依赖于其塞曼量子数，而$Λ$组态中一对束缚态的CPT共振依赖于它们的振动量子数.我们称这种方案为运动选择相干布居捕获（MSCPT），它是一个捕获的原子模拟的速度选择CPT开发的自由氦原子。我们观察到一个明显的下降温度附近的失谐拉曼光束，以满足CPT共振条件的运动基态。虽然由于我们的装置具有较大的Lamb-Dicke参数2.3，我们得到的最低温度是反冲极限的10倍，但实验表明MSCPT增强了拉曼边带冷却的有效性，扩大了其应用范围。讨论了在$^{87}$ Rb原子上优化MSCPT的设计参数，以及双原子极性分子提供的机会，其斯塔克位移显示出对转动量子数的强烈依赖性。
2022-05-11 physics.atom-ph
An Optical Clock Based on Coherent Population Trapping of Alkaline-earth Ions
分析了一种基于碱土金属离子Ca $^+$、Sr $^+$、Ba $^+$相干布居俘获效应的超稳定光钟。所提出的跃迁使用奇数同位素，因此频移对所施加的磁场不敏感。为了增强信号，大量离子被捕获在线性Paul阱中，并且激光冷却以结晶，使得离子处于Lamb-Dicke状态以避免一阶多普勒频移。其他相关的频率偏移也进行了分析。进一步的技术，以提高时钟信号的稳定性进行了讨论。
2009-04-02 physics.atom-ph physics.optics
Motion-selective coherent population trapping for subrecoil cooling of optically trapped atoms outside the Lamb-Dicke regime
我们提出了一个方案，结合速度选择相干布居囚禁（CPT）和拉曼边带冷却（RSC）的亚反冲冷却的光囚禁原子以外的Lamb-Dicke制度。该方案基于碱金属原子中的倒置$\mathsf{Y}$构型。它由一个$Λ$形成的两个拉曼跃迁之间的地面超精细水平和$D$过渡，允许RSC沿两条路径和CPT暗态的形成。利用圆极化阱中原子振动频率的状态依赖性差异，我们可以调谐$Λ$，使只有运动的基态成为CPT暗态。我们称这种方案为运动选择相干布居捕获（MSCPT）。当Lamb-Dicke参数为1时，我们对一维光晶格中的$^{87}$ Rb原子写出了RSC和MSCPT的主方程并数值求解。虽然MSCPT达到稳态的速度比RSC慢，但前者始终比后者产生更冷的原子。数值计算结果还表明，在一个有利的，但实验可行的条件下，亚反冲冷却的MSCPT以外的Lamb-Dicke制度是可能的。我们通过计算每个运动状态的相对暗度来定量解释这种性能。最后，我们讨论了MSCPT方案的应用程序的光学囚禁的双原子极性分子的斯塔克位移和振动频率表现出很大的变化依赖于旋转量子数。
2022-05-27 physics.atom-ph
Magic intensity trapping of the Mg lattice clock with light shift suppressed below $10^{-19}$
总不确定度为$10^{-18}$或更低的原子光学钟的进展需要精确估计由于原子-场相互作用引起的多极和高阶效应。镁是一种对黑体辐射不敏感且具有大品质因数的光晶格时钟材料。采用Dirac-Fock加芯极化和相对论组态相互作用相结合的方法计算了Mg原子钟的动态多极极化率和超极化率.研究了激光失谐量和陷阱深度对晶格光位移的影响。发现$5.33(2)E_R$（$E_R$是晶格光子反冲能）存在一个独特的操作魔格强度，它使总光移降低到$1\times 10^{-19}$以下超过陷阱深度变化的14%，这将为开发新的Mg晶格钟时频标准铺平道路.
2020-04-09 physics.atom-ph
Quantum State Engineering and Precision Metrology using State-Insensitive Light Traps
精密计量学和量子测量通常要求在内部和外部自由度的良好定义的量子态中制备物质。激光冷却的中性原子局域在一个深限制的光学势满足这一要求。通过适当选择光阱的波长和偏振，原子的两个电子态可以经历相同的捕获势，允许独立于原子质心运动的电子跃迁的相干控制。我们回顾了一些最近的实验，使用这种方法来研究精确的量子精密测量的光学原子钟和相干控制的单原子和光子的光相互作用的上下文中的腔量子电动力学。我们还提供了一个简短的调查，未来的工作充满希望的前景。
2008-06-23 physics.atom-ph quant-ph
Demonstration of a state-insensitive, compensated nanofiber trap
我们报道了一个光阱的实验实现，该光阱可以将单个Cs原子定位在距离介质膜表面约215 nm处。通过对反向传播的红色和蓝色失谐捕获光束在魔波长下工作，消除了差分标量光位移，矢量位移被抑制了~250。由此我们测量了Cs_6S_（1/2），F=4 - 6P_（3/2），F '= 5跃迁的吸收线宽为Γ/2π= 5.7 \pm 0.1 MHz，其中自由空间中的Γ/2π= 5.2 MHz.观察到光学深度d~66，对应于每个原子的光学深度d_1~0.08。这些进展为在电介质表面附近实现功能量子光学网络和精确原子光谱提供了重要能力。
2012-03-22 physics.atom-ph quant-ph
Polarization gradient cooling of single atoms in optical dipole traps
实验研究了在紧聚焦偶极阱中单个$^{87}$ Rb原子的$σ^-$极化梯度冷却~（PGC），发现冷却极限强烈地依赖于阱场的极化.对于优化的冷却光功率，原子的温度在线偏振阱中达到~ $10.4(6)\,μ$ K，比圆偏振阱低大约五倍。PGC的抑制作用可以用俘获场诱导的虚拟磁场来定性解释。我们进一步证明，开关的陷阱偏振从线性到圆形PGC后只引起轻微的加热。
2017-07-19 physics.atom-ph quant-ph
A two-dimensional lattice of blue detuned atom traps using a projected Gaussian beam array
我们描述了一种新型的蓝失谐光晶格，它本质上是二维的，同时提供三维原子局域化的原子捕获。晶格对光相位波动不敏感，因为它不依赖于不同光束之间的场干涉。该阵列是使用一种新的安排弱重叠高斯光束，创建一个二维阵列的黑暗陷阱，适合魔术陷获的地面和里德伯态。我们分析的空间定位，可以实现和证明捕获和检测单个Cs原子在6和49网站的二维阵列。
2013-07-09 physics.atom-ph quant-ph
Magic wavelengths and triple magic trapping conditions for $5s^2~^1\!S_0$ and $5s5p~^3\!P_{0,2}$ states of Sr atoms
Northwest Normal University（西北师范大学）
本文通过RCI+MBPT方法研究了Sr原子$5s^2~^1\!S_0$和$5s5p~^3\!P_{0,2}$态的极化率，确定了魔法波长及三重魔法囚禁条件，验证了实验测量结果。
2025-12-29 physics.atom-ph
Bose-Einstein Condensation in a CO_2-laser Optical Dipole Trap
本文报道了在紧束缚CO_2激光偶极势作用下，利用囚禁原子实现稀原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚。在交叉束和单束阱中，通过直接蒸发冷却实现了铷原子的量子简并。这些全光凝聚实验的核心是通过激光冷却技术在准静态偶极阱中获得高初始原子密度的能力。最后，我们证明了场不敏感的mF =0自旋投影中凝聚体的形成.这抑制了来自杂散磁场的化学势波动。
2003-12-17 cond-mat.soft physics.atom-ph
Low-SWaP Magneto-optical Trap using both Planar Optical and Magnetic Components
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Wuhan National Laboratory for Optoelectronics（武汉光电国家实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；University of Cambridge（剑桥大学）；Kyung Hee University（庆熙大学）
本文提出了一种低SWaP磁光陷阱，通过平面光学和磁性组件的集成，实现了紧凑、节能的冷原子系统。
2026-02-13 physics.atom-ph
Controlling light shifts in chip-scale atomic beam clocks
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Infleqtion（英飞格蒂昂）；HRL Laboratories（HRL实验室）；DARPA（美国国防部高级研究计划局）
本文研制了基于微加工Cs原子束器件的厘米级Ramsey CPT钟，利用原子束光谱特征控制光移，实现了高稳定度与低漂移，拓展了低功耗计时应用的钟稳定度范围。
2026-09-01 physics.atom-ph
Magic wavelengths for the np-ns transitions in alkali-metal atoms
用相对论全阶方法对碱金属原子的电偶极矩阵元进行了广泛的计算。这种方法是一个线性化版本的耦合集群方法，它总结了无限多体微扰理论的条款。在这些计算中考虑了最低ns，np_1/2，np_3/2态和大量激发态之间的所有允许跃迁，并评估了它们的准确性。由此得到的电偶极矩阵元用于碱金属原子激发态的频率依赖极化率的高精度计算。我们发现碱金属原子中的幻波长，其ns和np_1/2和np_3/2原子能级具有相同的交流斯塔克位移，这有利于状态不敏感的光学冷却和捕获。
2007-09-02 physics.atom-ph
Use of vector polarizability to manipulate alkali-metal atoms
本文回顾并实验演示了利用矢量极化率β操控碱金属原子的多种方法，包括类比塞曼效应、魔幻偏振、魔幻阱深和运动选择性相干布居俘获，并提供了计算极化率与阱参数的程序。
2023-03-22 physics.atom-ph
Three-dimensional Doppler, polarization-gradient, and magneto-optical forces for atoms and molecules with dark states
通过数值求解光学布洛赫方程，从理论上研究了三维磁光阱中的阻尼力和俘获力。我们专注于有暗态的情况下，因为原子被驱动的“II型”系统的激发态，$F'$，是小于或等于基态，$F$的角动量。对于这些系统，我们发现三维光场中的力与一维光场中的力具有非常不同的行为。这不同于更常用的“I型”系统（$F'=F+1$），其中1D和3D行为相似。与I型系统不同，在I型系统中，对于红失谐光，多普勒力和亚多普勒力都将原子运动阻尼到零速度，在3D的II型系统中，多普勒力和偏振梯度力具有相反的符号。结果，原子被推向一个非零的平衡速度，$v_{0}$，在那里两个力抵消。我们发现，$v_{0}^{2}$的比例与光的强度是线性的，是相当不敏感的共振失谐。我们还发现了一种新的磁光力，它在低磁场下改变了正常的MOT力，其影响在II型系统中最大。我们讨论了这些发现的影响，激光冷却和磁光捕获的分子类型II转换是不可避免的实现封闭的光学循环过渡。
2017-03-28 physics.atom-ph
In-situ ac Stark shift Detection in Light Storage Spectroscopy
我们报告的方法测量交流斯塔克位移中观察到的存储光实验，同时确定的能量分裂之间的电子基态参与双光子跃迁。为此，我们利用光存储光谱学中的频率匹配效应。我们发现在实验的检索阶段施加的控制字段的强度的线性依赖。与此同时，我们观察到光移对信号场的强度不敏感，这与使用电磁感应透明（EIT）或相干布居捕获（CPT）的连续操作方案相反。我们的研究结果可能是重要的未来光存储为基础的精密测量与EIT和CPT型设备，在相反的计划，使用连续曝光的光场，从信号场的强度波动的影响可以被抑制。
2020-10-22 physics.atom-ph quant-ph
Accurate determination of electric-dipole matrix elements in K and Rb from Stark shift measurements
Miller等人[1]已经高精度地测量了钾和铷D1线的斯塔克位移。在这项工作中，我们结合这些测量与我们的全阶计算，以确定的值的电偶极矩阵元素的4p_j-3d_j'跃迁的K和Rb的5p_j-4d_j'过渡到高精度。4p_1/2-3d_3/2和5p_1/2-4d_3/2跃迁对K和Rb的np_1/2态极化率的贡献约为90%，剩余的10%可用相对论全阶方法精确计算。因此，结合实验数据和理论计算，我们可以确定np-（n-1）d矩阵元素及其不确定度。我们比较这些值与我们的NP-（n-1）D矩阵元素在K和Rb的基准测试的准确性的所有顺序的方法过渡涉及ND状态的所有顺序计算。这样的矩阵元素是特别感兴趣的许多应用，如在碱金属原子的魔波长的测定状态不敏感的冷却和捕获和测定黑体辐射的移动与离子的光学频率标准。
2007-08-31 physics.atom-ph
Proposal for suppressing ac Stark shift in the He($2\,^3S_1\rightarrow 3\,^3S_1$) two-photon transition using magic wavelengths
基于最近对氦原子禁戒$2\,^3S_1\rightarrow3\,^3S_1$跃迁的直接测量[K. F. Thomas等人，物理修订信函125，013002（2020）]，其中ac Stark位移是主要的系统不确定性之一，我们提出了一种$2\,^3S_1\rightarrow3\,^3S_1$的二向色双光子跃迁测量方法，该方法利用魔波长可以有效地抑制ac Stark位移：一个魔波长用于实现状态不敏感的光俘获，另一个魔波长用作驱动双光子跃迁的两个激光之一。在包含质量位移算符的非对Dirac-Coulomb-Breit哈密顿量基础上进行计算，发现$^4$ He的魔波波长为1265.615 9（4）nm [$^3$ He的魔波波长为1265.683 9（2）nm]，可以用来设计光偶极阱;对于$^4$ He，934.234 5（2）nm的魔波长[对于$^3$ He，934.255 4（4）nm]可以作为双光子过程中的一个激发激光，并且交流斯塔克位移可以减小到小于100 kHz，只要另一激发激光的强度不超过$1\times10^4~W/cm^2$。或者，通过在82 $\sim$ 103 THz的区域中选择相对于$2\,^3P$状态的失谐频率，以及调节两个激光器的强度比，可以消除$2\,^3S_1\rightarrow3\,^3S_1$双光子跃迁中的ac斯塔克位移。
2021-10-27 physics.atom-ph
In-Situ Differential-Light-Shift Cancellation for Trapped-Atom Clocks
Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)（德国航空航天中心）
本文提出一种原位方法消除由光学囚禁场引起的差分光移，通过同时探测不同囚禁强度的原子团，利用Ramsey光谱测量并外推至零强度极限，实现无光移频率的确定，适用于铷原子在时间平均势中的验证。
2026-10-23 physics.atom-ph quant-ph
