Hybrid optical pumping of optically dense alkali-metal vapor without quenching gas
光学厚的原子蒸气的光学泵浦通常需要猝灭缓冲气体，例如N $_{2}$，以防止非偏振光子的辐射捕获，这将使原子去偏振。我们表明，在K金属中存在的微量污染的Rb的光泵浦的结果在4.5倍更高的K比直接光泵浦的K在没有N $_{2}$的偏振。这样的自旋交换极化转移从光学薄的物种是有用的，在各种领域，包括自旋极化核散射目标和电子束，量子非破坏自旋测量，和超灵敏磁力。
2010-09-26 physics.atom-ph
Light shift averaging in paraffin-coated alkali vapor cells
光频移是光泵磁力计中的一个重要的噪声源和系统学问题。我们证明了在石蜡包被的细胞中的长自旋相干时间导致在整个细胞体积上的光位移的空间平均。这使得平均光偏移在某些近似下独立于传感器单元内的光强度分布。这些结果和潜在的机制可以扩展到其他空间变化的现象，在抗弛豫涂层细胞与长的相干时间。
2015-11-17 physics.atom-ph
High-Temperature Alkali Vapor Cells with Anti-Relaxation Surface Coatings
抗弛豫表面涂层允许在没有缓冲气体的碱金属电池中长的自旋弛豫时间，使得碱金属原子在整个电池中的扩散更快，并且由于更窄的光学线宽而产生更大的信号。有效的涂层以前无法在80 ℃以上的温度下使用。我们证明，十八烷基三氯硅烷（OTS）可以让钾或铷原子经历数百次碰撞与细胞表面去极化之前，和OTS涂层仍然有效，直到约170 C的钾和铷。我们考虑的实验问题，没有缓冲气体和最小的淬灭气体在高蒸汽密度下操作，研究更严格的需要有效淬灭的激发原子和推导出旋光信号的形状与解决超精细结构的原子在自旋温度制度。作为抗弛豫涂层碱蒸气电池的高温应用的一个例子，我们操作的自旋交换弛豫自由原子磁力计的灵敏度为6 fT/sqrt（Hz）和磁线宽为2 Hz窄。
2009-12-07 physics.atom-ph
Functionalized mm-scale vapor cells for alkali-metal spectroscopy and magnetometry
本文提出集成加热与测温功能的双室微加工铷蒸气室FVC，并通过光谱表征和零场共振磁力测量验证其可实现18 fT/Hz^(1/2)灵敏度且不引入显著磁噪声。
2024-09-07 physics.atom-ph
Microfabricated alkali vapor cells with tunable He-Ne buffer gas mixture using reservoirs with laser-actuated break-seals
该研究通过激光依次开启晶圆级密封的 He、Ne 储库破封，在微加工碱蒸气腔中实现可调 He-Ne 缓冲气体，并验证其可提升转折温度、改善微型原子钟稳定度。
2025-08-29 physics.atom-ph
Effects of spin-exchange collisions on the fluctuation spectra of hot alkali-metal vapors
我们提出了一个第一性原理分析的噪声光谱的碱金属-金属蒸汽和自旋交换弛豫自由（SERF）制度，我们预测非直观的功能，有可能进一步提高SERF介质的灵敏度，必须考虑到它们在量子光学应用中的使用。研究了自旋噪声谱（SNS）的形成过程，导出了噪声谱的解析表达式，以及不同超精细组分之间的关联函数的解析表达式，为自旋动力学研究提供了新的思路.分析结果表明，相对于较简单的模型，自旋噪声谱的各种失真，包括模仿光学散粒噪声的宽谱背景、来自两个基态超精细能级的噪声贡献的干扰、自旋进动频率处的噪声减少以及自旋噪声功率的“隐藏”，这可能在基于噪声的校准中引入系统误差，例如，用于自旋挤压实验
2022-12-22 physics.atom-ph
Development of an electrodynamic balance to study single levitated particles exposed to alkali-metal vapor
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
本文开发了一种电动力平衡装置，用于研究碱金属蒸气与悬浮粒子的相互作用，通过激光加载粒子并暴露于碱金属蒸气中，发现粒子电荷-质量比的变化，验证了装置的实用性。
2026-07-15 physics.atom-ph physics.chem-ph
Alkali-vapor magnetic resonance driven by fictitious radiofrequency fields
我们展示了一个全光$^{133}$ Cs标量磁强计，工作在非零磁场，其中磁共振驱动的一个有效的振荡磁场提供的交流斯塔克位移的强度调制的激光束。我们实现了1.7 fT/Hz $^{1/2}$的投射散粒噪声限制灵敏度，并测量了40 fT/Hz $^{1/2}$的技术噪声基底。这些结果与使用相同设置的线圈驱动标量磁力计基本相同。这种全光学方案提供了优于传统线圈驱动磁力计的优势，用于阵列和磁敏感基础物理实验，寻找中子的永久电偶极矩。
2014-09-26 physics.atom-ph
Comparative study of light storage in antirelaxation-coated and buffer-gas-filled alkali vapor cells
本研究比较了抗弛豫涂层与缓冲气体填充碱金属蒸气池中的光存储，发现缓冲气体填充池在存储时间和效率上提升约10倍，为高性能量子存储器的发展提供支持。
2024-05-29 physics.atom-ph quant-ph
Fabrication method for micro vapor cells for alkali atoms
一个由多个组件组成的量子网络应该在一个物理平台上工作。中性碱金属原子具有非常适合于此目的的潜力，因为它们的电子结构涉及长寿命的核自旋和非常敏感的高激发里德堡态。在本文中，我们描述了一种制造方法的基础上，石英玻璃结构的任意形状的显微蒸汽室。我们发现，通常的光谱特性已知的宏观蒸汽细胞几乎不受强约束。
2010-02-05 physics.atom-ph quant-ph
Microwave magnetic field imaging based on Rabi resonance with an alkali-atom vapor cell
在这项工作中，我们展示了一个微波磁场成像技术的基础上拉比共振与铯原子蒸气室。原子与相位调制的微波场相互作用时产生拉比共振信号，并由光电二极管和相机检测。使用低噪声、高量子效率的相机来捕获针对不同相位调制频率的一系列帧。可以通过扫描帧来测量场中每个空间点的拉比频率。因此，MW磁场分布的强度是通过组合拉比频率获得的，所述拉比频率是用探测激光束范围内的相机像素测量的。这种成像设置的简单架构具有巨大的潜力，用于材料测试，MW组件的现场成像和生物医学成像的紧凑/微型MW场传感器的建设。
2019-02-18 physics.atom-ph
Probe-assisted Depopulation Pumping in Low-pressure Alkali-metal Vapor Cells for Magnetometry
National Security Institute, Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学国家安全研究所）；Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）
本研究通过低气压碱金属蒸气细胞结合探针调谐技术，实现高灵敏度磁力计，展示出18 fT/$\sqrt{\text{Hz}}$的自由预cession灵敏度和12 fT/$\sqrt{\text{Hz}}$的射频灵敏度。
2026-02-11 physics.atom-ph
Ultralow-power local laser control of the dimer density in alkali-metal vapors through photodesorption
采用超低功率半导体激光辐射诱导铯从固体表面上的部分透明薄膜铯吸附物的光脱附。使用共振拉曼光谱，我们证明，这种光解吸过程使二聚体分子的密度在碱金属蒸气中的一个准确的本地光学控制。
2012-10-08 physics.atom-ph quant-ph
Accurate Determination of an alkali-inert gas diffusion coefficient using coherent transient emission from a density grating
我们展示了一种新的技术，用于精确测量碱蒸气在惰性缓冲气体中的扩散系数。测量是通过在同位素纯$^{87}$ Rb蒸气中建立空间周期性密度光栅并观察由于蒸气通过N $_2$缓冲气体的扩散运动而引起的来自光栅的衰减相干发射来进行的。我们获得了$0.245 \pm0.002 ~\textrm{cm}^{2}/\textrm{s}$在50 $\degree$ C和564托下的扩散系数。换算到大气压，我们得到$D_0 = 0.1819 \pm 0.0024~\textrm{cm}^2/\textrm{s}$。据我们所知，这是迄今为止最精确的Rb-N $_2$扩散系数测定。我们的测量可以扩展到不同的缓冲气体和碱蒸气用于磁力测量，并可用于约束这些系统的理论扩散模型。
2021-02-16 physics.atom-ph
Evidence for degenerate mirrorless lasing in alkali metal vapor: forward beam magneto-optical experiment
本文报道了用与Fe > Fg原子D_2跃迁周期共振的单线偏振连续波激光激发稀Rb原子蒸气，在正向简并无反射镜激光的实验观察。对于超过约3 mW/cm^2的阈值的输入光强度，产生与激光正交偏振的光。施加沿输入光偏振方向的横向磁场揭示了以B = 0为中心的约20 mG宽的尖锐磁共振。当入射光强度从3 mW/cm^2增加到300 mW/cm^2时，所产生的光经历快速的振幅增加，随后是衰减和共振加宽。观测到的磁共振的这种非线性行为归因于在线性极化激发下建立的磁子能级之间的光学跃迁的粒子数反转。我们目前的观察表明，在这个系统中发生的非线性光学效应的组合，包括简并无镜激光和四波混频。
2018-11-06 physics.atom-ph
Quantum trajectories in spin-exchange collisions reveal the nature of spin-noise correlations in multi-species alkali vapors
碱蒸汽中的自旋交换碰撞是一些基础和应用研究的基础，如原子核结构研究和基本对称性测试、超灵敏原子磁力计、磁共振和生物磁成像。自旋交换碰撞导致自旋相干性的损失，并伴随产生自旋噪声，这两种现象都是量子精密测量的核心。在这里，我们开发的自旋交换碰撞的量子轨道图片，符合他们长期以来的系综描述使用密度矩阵。然后，我们使用量子轨迹来揭示自旋噪声相关性的性质，自发地建立在多物种的原子蒸气，经常用于最敏感的自旋测量。
2019-10-11 physics.atom-ph quant-ph
All-Optical Spin Locking in Alkali-Vapor Magnetometers
在地球物理磁场范围内，非线性塞曼效应会引起磁共振谱线的分裂和不对称。我们提出了一种基于自旋锁定的全光学抑制非线性塞曼效应的方案。自旋锁定是通过强度调制和偏振调制的激光束的交流斯塔克位移提供的有效振荡磁场来实现的。这导致在地球场范围内具有约100 Hz宽度的多分量非对称磁共振线塌陷成具有25 Hz中心分量宽度的峰值。预计该技术将广泛适用于实际磁力测量，通过增加磁共振振幅和减小其宽度，有可能提高地球测量磁力计的灵敏度和准确度。全光学方法的优点是，当这些传感器用于梯度测量或阵列布置时，附近的传感器之间没有串扰。
2018-09-28 physics.atom-ph
Faraday filtering of Raman light in an isotopically pure alkali metal vapor
本文介绍了法拉第效应在碱金属蒸气中产生窄带原子滤波器的应用。在我们的实验中，两个拉曼光束的频率分离的基态超精细分裂在87 Rb使用EOM产生的，然后使用法拉第效应过滤在同位素纯85 Rb热蒸气。给出了该滤波器的实验透射谱和理论计算结果。滤波器的性能，然后证明和特征在于使用法布里-珀罗标准具。对于70度的温度和80 G的纵向磁场，实现了-18 dB的抑制，受到偏振器质量的限制。
2009-04-27 physics.atom-ph physics.optics
Magnetometry with millimeter-scale anti-relaxation-coated alkali-metal vapor cells
在直径为3mm、内壁涂有石蜡的铯金属球形玻璃池中，观察和研究了频率和振幅调制激光的动态非线性磁光旋转信号。已经观察到$γ/(2π)\approx 20 $ Hz和更低的固有塞曼弛豫速率。讨论了毫米级涂层电池在便携式磁强计和二次频率基准中的应用前景。
2005-11-01 physics.atom-ph physics.optics
Suppression of nonlinear Zeeman effect and heading error in earth-field-range alkali-vapor magnetometers
在地球物理磁场范围内，非线性塞曼效应会引起磁共振谱线的分裂和不对称。这是标量原子磁力计“航向误差”的主要来源。提出了一种基于自旋锁定的抑制非线性塞曼效应和航向误差的方法。在抽运光和探测光分离的全光同步抽运磁强计中，我们施加一个与旋进磁化同相的射频场。在一个地球范围的领域，一个多分量的非对称磁共振线与？60 Hz宽度的峰折叠成宽度为22 Hz的单个峰，其位置在很大程度上与传感器的方向无关。该技术有望广泛应用于实际磁力测量中，通过增加磁共振振幅，减小其宽度并消除重要和限制性的航向误差系统，可能提高地球测量磁力计的灵敏度和精度。
2017-08-17 physics.atom-ph
Theory of dark resonances for alkali vapors in a buffer-gas cell
我们开发了一个分析理论的暗共振，占全原子级结构，以及所有的场诱导效应，如相干准备，光泵浦，交流斯塔克位移，和功率加宽。该分析使用了一个模型的基础上的弛豫常数，假设总的碰撞去极化的激发态。一个很好的定性一致性与实验Cs在Ne。
2003-01-22 physics.atom-ph physics.optics
Stroboscopic back-action evasion in a dense alkali-metal vapor
我们在实验上探索了自旋交换弛豫存在下热钾蒸气中原子自旋的量子非破坏（QND）测量。我们展示了一种新的技术，通过频闪调制的探测光的反作用逃避。利用这种方法，我们研究了自旋大于1/2的原子的自旋噪声与极化的关系，并与一个简单的理论模型取得了很好的一致。我们指出，在自旋弛豫速率随时间变化的快速自旋交换系统中，使用QND测量可以提高原子磁力测量的长期灵敏度。
2010-11-11 physics.atom-ph quant-ph
Miniature biplanar coils for alkali-metal-vapor magnetometry
原子自旋传感器使用紧凑的微加工封装提供精确测量，使其在市场和研究应用中处于竞争地位。通过磁场控制可以增强这些传感器的性能，例如动态范围。在这项工作中，我们讨论了微型线圈的三维，局部磁场控制的传感器周围直接放置的设计，作为一个灵活和紧凑的替代以前使用的全球方法。线圈设计的双平面表面上使用流函数的方法，然后使用标准的印刷电路技术制造。应用到实验室规模的光泵磁力计的灵敏度约为20 fT/Hz $^{1/2}$。我们还展示了线圈组测量$7 \times 17 \times 17$ mm $^3$的性能，该线圈组专门针对脑磁图进行了优化，其中多个传感器彼此靠近操作。使用$^{87}$ Rb自由感应光谱和其他技术表征的场分布示出了在MEMS蒸气室的目标体积上的$>$ 96%的场均匀性，以及在距室中心20 mm处的约1%的紧凑杂散场轮廓。
2022-08-11 physics.atom-ph
A Low-power Reversible Alkali Atom Source
介绍了一种电控、固态、可逆的碱蒸气发生和吸收装置。当放置在一个碱性蒸汽电池内时，通过10至15秒的时间尺度上的激光吸收光谱证明了铷蒸汽密度的增加和减少。该器件要求低电压（5 V）、低功率（<3.4 mW峰值功率）和低能量（<10.7 mJ/10 s脉冲）。在操作过程中的氧气排放的情况下，通过残余气体分析，表明Rb是不是通过化学反应，而是通过离子传输通过设计的通道丢失。该装置对于原子物理学实验是有意义的，特别是对于便携式冷原子系统，其中碱蒸汽密度的动态控制可以实现科学和技术的进步。
2017-06-19 physics.app-ph physics.atom-ph
Alkali vapor pressure modulation on the 100ms scale in a single-cell vacuum system for cold atom experiments
我们描述和表征了一个装置的碱蒸汽压调制的100毫秒的时间尺度上的单细胞冷原子实验。其机理是基于室温下电流调制碱分配器和散热器之间的优化热传导。我们已经研究了在单个脉冲期间的短期行为和细胞中的长期压力演化。该器件结合了快速的陷阱加载和相对较长的陷阱寿命，使高重复率在一个非常简单的设置。这些特性使其特别适合于便携式原子传感器。
2014-07-31 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.ins-det
Spin-exchange collisions in hot vapors create and sustain bipartite entanglement
碱金属或碱金属/惰性气体蒸气中的自旋交换碰撞是量子传感、核子结构研究、基本对称性测试和医学成像的基础。我们在这里表明，在热碱蒸汽自旋交换碰撞自然产生强烈的二分纠缠，我们明确量化使用量子信息科学的工具。研究表明，这种纠缠的寿命至少与自旋交换弛豫时间一样长，并且直接影响可测量的自旋噪声可观测量值。这是一个正式的理论证明，一个热而稠密的原子蒸气可以支持长寿命的二分和可能更高阶的纠缠。
2020-06-12 physics.atom-ph quant-ph
Enabling atom-clad waveguide operation in a microfabricated alkali vapor-photonic integrated circuit
Joint Quantum Institute, NIST/University of Maryland（联合量子研究所，NIST/马里兰大学）；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）
该研究展示了一种微fabricated碱金属蒸汽-光子集成电路，通过硅氮化物光子集成电路与硼硅蒸汽细胞和药丸型rubidium供料器的集成，实现了紧凑、可制造且可扩展的原子蒸汽-光子系统，用于量子光学和原子传感器的应用。
2025-12-22 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Real-time buffer gas pressure tuning in a micro-machined vapor cell
本文提出通过激光加热碱金属释放剂药丸实时调控微加工铯蒸气室中氮气缓冲气体压力，并验证了低于100 mTorr下的展宽机制，为原子传感器性能优化和晶圆级多目标压力实现提供了新方法。
2023-04-12 physics.app-ph physics.atom-ph
Zero-field spin noise spectrum of an alkali vapor with strong spin-exchange coupling
研究了热态~（87）Rb强自旋交换耦合蒸汽的零场光学自旋噪声谱。我们的主要发现是：（1）OSN谱由正负超精细自旋关联（HSC）两个分量组成，其相对功率随探测器失谐频率的变化而显著变化。(2)存在两个极性频率，在这两个频率处，OSN谱对于一种类型的HSC是完全极化的。(3)在远失谐的极限下，OSN的正和负HSC分量的功率比为4：5。(4)OSN的总功率与SE耦合的强度无关。(5)我们给出了一种利用密度矩阵方程的本征解导出OSN的简单方法。
2021-06-11 physics.atom-ph quant-ph
Sharply tunable group velocity in alkali vapors using a single low-power control field
我们展示了如何一个单一的线性偏振控制场可以产生一个急剧可调的群速度弱探测场共振在一个四能级原子组态的碱蒸汽。通过改变共振控制场的强度，色散可以随着吸收的消失而从正常色散转变为反常色散。此外，通过允许控制场的不同偏振分量的不同强度，可以将异常色散切换回正常。因此，这在群指数变化中产生了“异常谷”，并提供了两组控制场强度，对于这两组控制场强度，系统表现得像真空。给出了探测相干性的显式解析表达式以及所有的物理解释。我们证明了碱金属原子D_1线的$J = 1/2 \leftrightarrow J = 1/2$跃迁的结果，在低功率为0.017 mW/cm $^2$和9.56 mW/cm $^2$的控制场下，可以得到与$3.2\times10^{8}$一样大和与$-1.5\times10^{5}$一样负的群指数.
2014-06-20 physics.atom-ph quant-ph
Optimized experimental optical tomography of quantum states of room-temperature alkali-metal vapor
本文提出一种基于光偏振测量的室温碱金属蒸气集体密度矩阵量子态层析成像新技术，结合数值模拟和条件数分析优化光调谐与测量次数，在节省测量资源的同时实现高保真重建。
2023-07-03 physics.atom-ph quant-ph
Production of Intense Spin-Polarized Beams of Hydrogen Isotopes by Charge Transfer with High Density Raman-Pumped Alkali-Metal Vapors
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
利用高密度拉曼泵浦碱金属蒸气进行电荷转移碰撞，可生成高强度极化氢同位素束，用于加热等离子体提升聚变转换效率。
2026-05-15 nucl-ex physics.atom-ph physics.plasm-ph
Efficient optical pumping of alkaline atoms for evanescent fields at dielectric-vapor interfaces
实验研究了介质-汽相界面处的倏逝电磁场对铷原子的超精细光抽运。利用直角棱镜与蒸气池相结合，在全内反射的条件下，利用倏逝波激发，研究了纳米尺度下光与原子的相互作用。一个有效的超精细光泵浦，导致探测的倏逝波信号的吸收完全抑制，观察时，泵浦激光束被发送在正常入射到界面。相反，当泵浦和探测光束在集成棱镜-蒸气室中共同传播时，没有观察到光学泵浦的明显证据。实验结果得到了基于四能级结构的光学布洛赫方程的详细模型的支持。在纳米尺度上获得的片上高效光泵浦被认为是寻求诸如光开关、磁力测量和量子存储器等应用的重要一步。
2018-12-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Magnetic Resonance Linewidth of Alkali-Metal Vapor in Unresolved Zeeman Resonance Regime
本文针对未分辨塞曼共振区碱金属蒸气磁共振线宽问题，基于主方程建立理论框架，发现光致窄效应的发生条件及量子相干耦合对线宽的显著影响，为优化原子磁力仪性能提供理论工具。
2024-07-23 physics.atom-ph quant-ph
A vapor cell based on dispensers for laser spectroscopy
本文描述了一种用于激光光谱实验的简单锶蒸气池。锶蒸气是使用电加热的商业分配器源产生的。密封电池在室温下工作，没有缓冲气体或真空泵。使用激光光谱对电池进行了表征，发现其提供稳定和稳健的操作，估计寿命> 10，000小时。通过改变分配器，这种技术可以很容易地扩展到其他碱金属和碱土金属元素。
2008-09-02 physics.atom-ph physics.ins-det
Anomalous noise spectra in a spin-exchange-relaxation-free alkali-metal vapor
本研究对SERF区域的非极化$^{87}$Rb蒸气做自旋噪声谱研究，发现其噪声谱偏离洛伦兹模型，结果与含基态超精细态关联的模型吻合，对量子传感等领域的噪声校准有参考意义。
2024-03-28 physics.atom-ph quant-ph
Determination of atomic number density in MEMS vapor cells via single-pass absorption spectroscopy (SPAS)
Indian Institute of Technology Tirupati（印度理工学院提鲁帕蒂分校）
研究通过单通道吸收光谱法（SPAS）测定MEMS蒸汽池中原子数密度，利用密度矩阵形式理论模型，考虑多种效应，在多参数范围内与实验光谱定量一致，为量子相关应用确定碱金属蒸汽池密度提供实用可靠方法。
2026-07-15 physics.atom-ph
Engineering Near-Infrared Two-Level Systems in Confined Alkali Vapors
Ariel University（阿里埃勒大学）
在受限碱金属蒸气中实现近红外双能级系统，通过限制几何结构抑制光学泵浦，实现可控光-物质相互作用。
2026-01-22 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Spin Relaxation Resonances Due to the Spin-Axis Interaction in Dense Rubidium and Cesium Vapor
稠密碱金属蒸气自旋弛豫的磁去耦曲线中的共振证明，大部分弛豫是由于三重态二聚体中的自旋-轴相互作用。二聚体的自旋轴耦合系数的初步估计是290 MHz的Rb; 2500 MHz的Cs。
2000-09-25 physics.atom-ph
A method of laser frequency stabilization based on the effect of linear dichroism in alkali metal vapors in a modulated transverse magnetic field
Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所）
该方法利用横向磁场中碱金属蒸气的线偏振效应实现激光频率稳定，通过简单手段获得磁场调制频率的误差信号，无需强磁场或屏蔽，可稳定铯D1线低频跃迁区的激光频率，分辨率可达数十赫兹带宽内的千赫兹量级。
2024-07-09 physics.atom-ph physics.optics
A magneto-optic trap using a reversible, solid-state alkali-metal source
我们展示了一种新的方式来形成和耗尽一个汽室磁光阱（MOT）使用可逆的，固态碱金属源（AMS）通过施加极化电压。使用~100 mW的电功率，捕获原子数从接近零开始达到5x10^6，MOT形成和耗尽的时间尺度为~1 s。这种快速、可逆和低功率的碱原子源在桌面和便携式冷原子系统中都是理想的。这一装置的核心技术应能很容易地转化为其他碱金属和碱土金属元素，这些元素可在冷原子系统和仪器中找到广泛用途。
2019-01-26 physics.atom-ph
Dynamic characterization of an alkali-ion battery as a source for laser-cooled atoms
我们研究了一种能够在用于激光冷却原子产生的真空系统中调节碱金属原子密度的固态可逆碱金属离子电池（AIB）。冷原子样品可以与真空计时电流法一起使用，作为电压控制的电化学反应的诊断，该反应将碱金属原子源或沉到蒸汽中。在一个组合的反应扩散限制制度，我们表明，在磁光阱中的激光冷却原子的数量可以增加最初加载的AIB从蒸汽更长的时间，并通过使用更高的电压时，原子随后源回到蒸汽中的AIB。与响应于AIB电压变化的原子数变化相关的时间常数在0.5s- 40 s的范围内。AIB碱储存器被证明在暴露于大气中的过程中能够经受氧化，简化了储存器在真空实施之前的装载，作为传统连续加热分配器的替代品。AIB能力可以在下一代原子钟和传感器中提供改进的原子数稳定性，同时还促进快速加载和增加的询问时间。
2019-08-19 physics.app-ph physics.atom-ph
Detection of radiation torque exerted on an alkali-metal vapor cell
我们研制了一种扭秤，用来测量自旋极化气体原子的旋转，研究气体原子向固体的角动量转移。将铯蒸气室悬挂在真空室中的细线上，并从底部用调谐到$D_2$跃迁的圆偏振光照射，以将铯原子吸收到室中。通过改变扭秤共振频率处的光螺旋度，我们诱导了铯原子的强迫旋转振荡，并检测了铯原子通过其内部施加在铯蒸气室上的辐射力矩。当两个超精细水平的铯原子光泵与纵向磁场的应用程序的扭矩是特别大的。进一步的研究将为气固界面自旋转移过程提供新的认识。
2019-07-03 cond-mat.other physics.atom-ph quant-ph
Micro-machined deep silicon atomic vapor cells
使用简单且成本有效的水喷射工艺，克服了硅蚀刻深度限制以实现$6\,$ mm深的原子蒸气室。虽然在这些第一代蒸气室中最小硅特征尺寸被限制为$1.5\,$ mm宽度，但我们通过在碱丸室和主询问室之间包括$\sim$ 25 mm曲折通道成功地证明了双室几何结构。我们评估的影响，在丸激活过程中引入碱蒸汽密度的通道电导，并减轻玻璃损坏和丸污染附近的主室。最后，我们强调了改进的信号实现的$6\,$毫米硅电池相比，标准的$2\,$毫米路径长度的硅蒸气电池。
2022-07-26 physics.atom-ph physics.optics
Producing slow light in warm alkali vapor using electromagnetically induced transparency
本研究提供了适合本科生的实验指导，利用电磁诱导透明（EIT）在热铷蒸气中产生比光速慢近百万倍的慢光，介绍了装置与脉冲制备细节，可为量子技术相关学习研究提供基础参考。
2024-05-15 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Quantum Process Tomography of a Room-Temperature Alkali-Metal Vapor
本文提出并在室温铷87蒸气中实验验证了一种量子过程层析方法，实现了qutrit Liouvillian的高保真重建，为开放量子系统表征、量子传感器基准测试和环境噪声关联识别提供了计算高效的框架。
2025-08-27 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Widefield Microwave Imaging in Alkali Vapor Cells with sub-100 um Resolution
本文报道了利用微加工碱蒸气室实现亚微米分辨率的宽场微波矢量场成像。该装置还可以对直流磁场进行成像，并且可以配置为对微波电场进行成像。我们的基于相机的宽视场成像系统以10 Hz的速率记录6x6 mm 2视场的2D图像。它提供高达50微米的空间分辨率，并允许通过使用薄的外部细胞壁在结构上方接近150微米的区域成像。这是至关重要的，使我们能够实际利用的高空间分辨率，在近场的功能大小的顺序从他们的源的距离，并代表了一个数量级的改进，在表面特征分辨率相比，以前的蒸汽电池实验。我们目前的微波和直流磁场图像以上的选择的设备，证明微波灵敏度为1.4 μ T/平方赫兹每50 × 50 × 140微米3体素，目前受到我们的相机系统的速度。由于我们并行成像120 x120体素，因此单个扫描传感器将需要至少12 nT/sqrt-Hz的灵敏度以产生具有相同灵敏度的图像。我们的技术可以证明在微波器件的设计，表征和调试方面具有变革性，因为目前还没有令人满意的微波成像技术。此外，它可以在医学成像中找到应用。
2015-10-01 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Optical pumping of alkali-metal vapor in the quasi-high-pressure regime
Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）
本文研究了在准高压条件下碱金属蒸气的光学泵浦，提出了一种统一的理论框架，揭示了碰撞展宽与基态超精细分裂相比时光学泵浦特性变化，为原子磁力计在实际缓冲气体压力下的应用提供指导。
2026-09-10 physics.atom-ph quant-ph
Heading errors in all-optical alkali-vapor magnetometers in geomagnetic fields
碱金属原子磁力计在地磁场中遭受航向误差，因为所测量的磁场取决于传感器相对于磁场的取向。除了非线性塞曼分裂之外，两个超精细基态中的塞曼共振之间的差异也可以产生取决于初始自旋极化的航向误差。我们研究的全光标量磁强计，使用极化$^{87}\text{Rb}$原子的自由进动的航向误差通过改变方向和大小的磁场在不同的自旋极化制度。在高极化极限下，较低的超精细基态$F = 1$几乎是人口稀少，我们表明，航向误差可以用解析表达式进行校正，减少了两个数量级的错误，在地球的领域。我们还验证了测量的塞曼进动频率与磁场的线性关系。在较低的自旋极化下，我们发现两个超精细态的塞曼共振分裂导致了进动信号的拍频和所测量的进动频率与磁场的非线性。我们使用独特的探针几何形状，其中两个正交的探针光束测量自旋进动过程中的两个超精细状态之间的相对相位相反的频率偏移进行校正。
2021-03-01 physics.atom-ph quant-ph
Non-negligible collisions of alkali atoms with background gas in buffer-gas-free cells coated with paraffin
我们测量了无缓冲气体的抗弛豫涂层电池中碱金属原子与背景气体之间的变速碰撞（VCC）速率。在本工作中制备的石蜡涂覆的铷蒸气室中的平均VCC速率为$1 \times 10^{6}$ s $^{-1}$，其对应于铷原子的平均自由程中的$\sim 1$ mm。这种短的平均自由程表明，在碱金属原子不能在单元壁之间自由移动的意义上，背景气体是不可忽略的。此外，我们发现称为“熟化”的加热过程增加了VCC速率，并且还证实熟化提高了涂层的抗松弛性能。
2016-06-29 physics.atom-ph
Nuclear slowing-down factors in alkali-metal vapors
Institute of Electronic Structure and Laser, Foundation for Research and Technology（电子结构与激光研究所，研究与技术基金会）；Department of Physics, Princeton University（普林斯顿大学物理系）
本文通过微扰理论推导出碱金属蒸气中纵向与横向自旋动力学不同的极化相关核减速因子，并给出有限磁场下残余自旋交换弛豫的闭式表达式，细化了SERF regime下的有效Bloch描述，对原子磁力计和共磁力计有直接应用价值。
2026-09-09 physics.atom-ph quant-ph
Dispersion C3 coefficients for the alkali-metal atoms interacting with a graphene layer and with a carbon nanotube
我们评估分离依赖范德华色散（$C_3$）系数的Li，Na，K和Rb碱金属原子与石墨烯层和单壁碳纳米管（CNT）使用流体动力学和狄拉克模型的相互作用。从这两个模型的结果进行评估，使用上述原子的动态极化率的准确值。这些准确的值的碱金属原子的动态极化率在上述$C_3$系数的测定的问责制是通过比较它们与使用的动态偶极子极化率估计的单振子近似，通常采用在早期的计算中的系数进行评估。对于实际的原子-表面相互作用势的径向依赖$C_3$系数的描述给出了广泛的考虑原子的基态和壁表面之间的分离距离，也为不同的纳米管半径值。石墨烯层的系数被拟合到取决于分离距离的逻辑函数。对于碳纳米管，我们进行了一个抛物面的适合依赖于两个间距和半径的碳纳米管。这些拟合的函数，与拟合参数的列表，可以用来推断之间的相互作用潜力考虑碱金属原子和石墨烯层或CNT表面方便地在给定的精度水平。
2013-11-29 physics.atom-ph
Vapor-cell-based atomic electrometry for detection frequencies below kHz
由于吸附在容器内表面上的碱金属原子引起的低频电场屏蔽效应，使用包含在真空环境内的碱金属原子来检测频率为$<$几kHz的外部电场（E场）的里德伯辅助原子电测量法已经相当具有挑战性。我们报告了一个非常缓慢的电场屏蔽现象的时间尺度高达$\sim$秒的铷（Rb）蒸汽电池，是由单晶蓝宝石。使用这种由英国制造的Rb蒸气室与光诱导，内部偏置电场，我们证明了蒸气室为基础的，低频原子电测量响应的电场强度线性。受给定实验条件的限制，该演示的原子静电计使用11 mm $^3$的有效体积，并在蒸气室内提供约$0.34$（mV/m）/ $\sqrt{\rm Hz}$的光谱本底噪声和约770 Hz的3 dB低截止频率。这项工作研究了一种以前很少研究的基于蒸汽电池的原子电测量方法，这可能会使更多的应用，利用原子电场传感技术。
2020-02-17 physics.atom-ph quant-ph
Circular dichroism in atomic vapors: magnetically induced transitions responsible for two distinct behaviors
满足条件$F_e-F_g = \pm2$的碱金属原子跃迁在零磁场中的几率为零，而在外加场作用下，跃迁几率大大增加。这种跃迁，通常被称为磁感应（MI）跃迁，已经受到关注，因为它们在宽范围的外部磁场中的高概率，在某些情况下，甚至高于通常的原子跃迁。以前，建立了以下规则：当分别使用$σ^\pm$辐射时，使用$ΔF=\pm2$的MI跃迁强度最大。在相同的基态内，$σ^+$和$σ^-$辐射的强度差异可能是显著的，导致磁诱导圆二色性（MCD），称为1型。在这里，我们表明，即使在最强的MI过渡，$i.e$源自不同的基态$σ^+$和$σ^-$，MI过渡与$ΔF = + 2$的概率总是更大，这导致另一种类型的MCD。我们的实验是用Cs填充的纳米细胞进行的，其中激光器围绕D $_2$线调谐;类似的结果预计与其他碱金属。理论计算与实验测量结果吻合良好。
2020-10-13 physics.atom-ph
