Laser and microwave spectroscopy of even-parity Rydberg states of neutral ytterbium and Multichannel Quantum Defect Theory analysis
本文介绍了中性$^{174}$ Yb的高偶宇称$6sns\, {}^1 \! S_0$和$6snd\,{}^{3,1}\!D_2$能级的新测量方法。通过从基态$4f^{14}6s^2 \, {}^1 \! S_0$的两步激光激发进行光谱学，并且通过使用场电离方法检测里德伯能级。额外的双光子微波光谱学用于在可能的情况下提高相对能量精度。光谱测量的补充，由多通道量子亏损理论（MQDT）分析的J=0和两个耦合的J=2偶宇称系列。我们将我们的结果与Aymar { \it{et al} } \cite{Aymar_1980}的先前分析进行比较，并分析观察到的差异。根据新的MQDT模型，提出了第一电离限$I_{6s}=50443.07041(25)$ cm $^{-1}$的修正值。
2018-05-25 physics.atom-ph
High-Flux Cold Ytterbium Atomic Beam Source Using Two-Dimensional Laser Cooling with Intercombination Transition
我们证明了一个高通量和低横向温度的镱原子束应用二维冷却使用${}^1\mathrm{S}_0\text{-}{}^3\mathrm{P}_1$互组合过渡到偶极允许的${}^1\mathrm{S}_0\text{-}{}^1\mathrm{P}_1$过渡产生的冷原子束。对于纵向速度为$30\,\mathrm{m/s}$的原子束，获得了$11 \pm 9\,\mathrm{μK}$的最佳横向温度和$(7.5 \pm 1.0) \times 10^8\,\mathrm{atoms/s}$的原子通量。在纵向速度为$22 - 30\,\mathrm{m/s}$的范围内，横向温度保持在$23\,\mathrm{μK}$以下，而通量高于$6.5 \times 10^8\,\mathrm{atoms/s}$。我们还讨论了利用基态和长寿命亚稳态之间的动量选择性光学跃迁进一步缩小横向动量宽度到小于反冲动量的可行性。我们的原子束的横向动量宽度小于反冲动量的5.7倍，这是所提出的方法的一个很好的起点。
2022-09-01 physics.atom-ph
Production and characterization of a dual species magneto-optical trap of cesium and ytterbium
我们描述了一种设计用于捕获和冷却Yb和Cs混合物的装置。该装置包括一个双物种的溢出炉源，双物种塞曼慢，磁光陷阱在一个超高真空科学室，和相关的激光系统。双物种塞曼较慢的是用来加载顺序的两个物种到各自的陷阱。它的设计是灵活的，并可能适用于其他实验与不同的混合物的原子物种。该装置提供了良好的光学访问，并可以施加大的磁偏置场被困原子。该装置在光学糖蜜中以13.3 $μ$ K有规律地产生10个${}^{8}$ Cs原子，并在窄带磁光阱中冷却到22 $μ$ K产生10个${}^{9}$ Yb原子。
2015-07-03 physics.atom-ph
Franck-Condon Factors and Radiative Lifetime of the A^{2}Π_{1/2} - X^{2}Σ^{+} Transition of Ytterbium Monoflouride, YbF
本文记录了一氟化镱（YbF）的A^{2}<$_{1/2} - X^{2}<$^{+}（0，0）带的激光激发荧光光谱，并分析了荧光光谱中的Franck-Condon因子。测量值进行了比较，从Rydberg-Klein-Rees（RKR）势能曲线预测。由荧光衰减曲线测得A^{2}Π_{1/2}态的辐射寿命为28 \pm 2 ns，相应的跃迁偶极矩为4.39 \pm 0.16 D.讨论了对激光冷却YbF的影响。
2011-10-09 physics.atom-ph
Two-Color Magneto-Optical Trap with Small Magnetic Field for Ytterbium
报道了一种镱原子的双色磁光阱（MOT），在低至2 G/cm的低磁场梯度下工作，传统的单重态跃迁（6s^2 1 S 0-> 6s 6p 1 P1）MOT无法捕获原子.通过同时对宽线宽单重态跃迁和窄线宽三重态跃迁（6s^2 1 S 0-> 6s 6p 3 P1）施加激光，我们在700 K下直接从原子束中加载并捕获了4.0 x 10^5个原子。在双色MOT中，减慢和捕获功能分别由单重态跃迁光和三重态跃迁光执行。即使在非常低的磁场梯度下，双色MOT对激光功率不平衡也具有高度鲁棒性。
2015-02-25 physics.atom-ph
Observation and laser spectroscopy of ytterbium monomethoxide, YbOCH$_3$
我们描述了一个激光光谱研究的镱单甲氧基，YbOCH $_3$，一个感兴趣的物种，以寻找时间反演对称性破坏使用激光冷却的分子。我们报告测量的振动结构的$\tilde{X}$和$\tilde{A}$状态，振动分支比的几个组件的$\tilde{A}$状态，和辐射寿命的低电子状态。$\textit{Ab initio}$计算用于帮助分配振动发射带，并提供深入了解电子和振动结构。我们的研究结果表明，快速的光循环是可行的YbOCH $_3$，打开一条路径的数量级增加的灵敏度在未来的测量P-和/或T-违反物理。
2020-12-02 physics.atom-ph physics.chem-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
Observation and absolute frequency measurements of the 1S0 - 3P0 optical clock transition in ytterbium
本文报道了镱的两个奇同位素的（6s^2）1 S_0-（6s 6p）3 P_0高禁带跃迁的直接激发。当扫描激发激光频率时，通过监测磁光阱中~70 uK处原子云的耗尽来检测吸收。在171 Yb（F=1/2）中测得的频率为518，295，836，593.2 +/- 4.4 kHz。在173 Yb（F=5/2）中测得的频率为518，294，576，850.0 +/- 4.4 kHz。测量是由NIST铯喷泉钟校准的飞秒激光频率梳进行的，不确定性降低了近百万倍。这些J=0到J=0跃迁的自然线宽被计算为~10 mHz，使得它们非常适合于支持基于光晶格中的限制的新一代光学原子钟。
2005-03-31 physics.atom-ph
Atomic frequency reference at 1033 nm for ytterbium (Yb)-doped fiber lasers and applications exploiting a rubidium (Rb) 5$S_{1/2}$ to 4$D_{5/2}$ one-colour two-photon transition
利用自行研制的掺镱光纤放大器，在1033 nm波长下实现了铷原子从基态（5 $S_{1/2}$）到激发态（4 $D_{5/2}$）的双光子跃迁.这是第一次证明原子频率参考在1033 nm，以及一个单色双光子跃迁的上述能级。本文提出了一种简单的双光子跃迁荧光光谱系统的光学装置，它可用于大类激光器的稳频。这种光谱学在光纤激光器工业中具有潜在的应用，特别是对于掺Yb光纤激光器，作为频率参考。这种双光子跃迁在原子物理学中也有应用，如无背景的高分辨率原子探测和量子通信，这在本文中概述。
2017-04-05 physics.atom-ph physics.optics
Frequency Stabilization of a 369 nm Diode Laser by Nonlinear Spectroscopy of Ytterbium Ions in a Discharge
我们证明了稳定的紫外二极管激光器通过多普勒自由光谱的镱离子在放电。我们的技术采用偏振光谱，它产生一个自然的色散线形，其零交叉在很大程度上是免疫的环境漂移，使该信号的Yb $^+$离子捕获实验的理想绝对频率参考。我们稳定的外腔二极管激光器在369 nm附近冷却Yb $^+$离子，使用振幅调制偏振光谱和商业PID反馈系统。我们实现了稳定的，低漂移的锁定与测量的激光频率的标准偏差~400 kHz超过10分钟，由二极管激光器的瞬时线宽的限制。这些结果和我们的光学设置的简单性使得我们的方法在原子物理应用中的激光源的稳定有吸引力。
2014-02-06 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A compact ultranarrow high-power laser system for experiments with 578nm Ytterbium clock transition
在本文中，我们提出了一个紧凑的，高功率的激光系统，能够激发在578 nm的镱时钟跃迁的实现。从基于1156 nm量子点芯片的外腔激光器开始，利用腔内电光调制器，我们能够通过倍频获得高达60 mW的578 nm可见光。激光器以500 kHz带宽锁定到超低膨胀玻璃腔，通过原始的热绝缘和校正系统稳定在其零热膨胀温度系数。这种激光器允许在5分钟内观察费米$^{173}$ Yb的时钟跃迁，线宽< 50 Hz，仅受约0.1 Hz/s的残余频率漂移的限制。
2015-09-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Fiber-comb-stabilized light source at 556 nm for magneto-optical trapping of ytterbium
在556 nm处发射的频率稳定的光源通过将1112 nm激光器倍频来实现，该1112 nm激光器被锁相到基于光纤的光学频率梳。1112 nm激光器是掺镱（Yb）分布反馈光纤激光器或使用外腔二极管激光器作为主激光器的主从激光器系统。我们已经在五天的时间内实现了光源的连续频率稳定。在此光源下，我们利用1 S 0 - 3 P1互组合跃迁完成了Yb原子的第二阶段磁光俘获。当使用飞行时间方法测量时，MOT中的超冷原子的温度为40 uK，并且这足以将原子装载到光晶格中。基于光纤的频率梳是冷原子实验中控制激光频率的有效工具。
2010-05-18 physics.atom-ph physics.optics
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
Threshold and frequency properties of a cold ytterbium laser
本文研究了冷镱原子在高精细度腔内的激光作用，重点分析了其激光阈值与频率特性，并与理论模型进行了比较。
2024-04-25 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A broadband Ytterbium-doped tunable fiber laser for 3He optical pumping at 1083 nm
在中子自旋滤波器或人肺核磁共振成像中，需要大量的具有高核极化率的超极化~3He气体。利用多模激光器激发1083nm处的23S-23P跃迁，通过亚稳态交换光泵浦可以获得非常高的效率。宽带掺镱可调谐光纤激光器已被设计用于该特定应用。不同的选择的光纤振荡器的架构和比较。重点介绍了一种包括高反射率光纤镜和低反射率可调谐光纤光栅的线性谐振腔结构。进行光学测量以精细地表征激光器的光谱行为。原子响应也定量探测，以评估光泵浦振荡器的最佳设计。多模操作匹配的2 GHz的多普勒展宽氦共振线和可调谐性超过200 GHz的证明。用掺Yb光纤功率放大器提高该光纤激光器的输出，构建全光纤设备以提供1083 nm处的鲁棒的高功率交钥匙源，用于改进激光偏振3He的生产。
2004-02-24 physics.atom-ph physics.optics
Compact structures for single-beam magneto-optical trapping of ytterbium
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.（德国航空航天中心）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国联邦物理技术研究院）
本文提出两种紧凑消色差反射镜结构，实现镱原子单光束磁光阱，并在准平面结构中首次实现费米子碱土类同位素的两级冷却与囚禁。
2024-03-12 physics.atom-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
Development of a high-power ultraviolet laser system and observation of fast coherent Rydberg excitation of ytterbium
研制325 nm、输出功率超800 mW的两级倍频紫外激光系统，并借助滤波腔抑制MHz频率噪声，实现镱Rydberg态的快速相干激发。
2024-10-25 physics.atom-ph quant-ph
Studies of thorium and ytterbium ion trap loading from laser ablation for gravity monitoring with nuclear clocks
紧凑而坚固的钍离子阱使下一代基于钍-229核低能同质异能跃迁的原子钟技术成为可能。我们的目标是在射频电磁线性Paul阱中激光烧蚀加载单个三重电离钍。离子的检测是基于一个改进的质谱仪和单离子灵敏度的channeltron。在这项研究中，我们成功地创建和检测232 Th+和232 Th 2+离子从等离子体羽流，研究其产量的演变，并比较负载到四极离子阱与Yb。我们探索了未来低成本229 Th 3+捕获的激光烧蚀加载的可行性。钍烧蚀产率显示出强烈的耗尽，这表明我们已经从表面烧蚀了氧化物层，并且离子是等离子体羽流演化和碰撞的结果。我们的结果与其他元素及其氧化物的类似实验符合得很好。
2020-07-29 physics.atom-ph quant-ph
Repumping and spectroscopy of laser-cooled Sr atoms using the (5s5p)3P2 - (5s4d)3D2 transition
本文描述了激光冷却锶原子（5s 5 p）3 P2-（5s 4d）3D 2跃迁的再抽运和光谱学。磁光阱中的原子数通过驱动这种跃迁而增强，因为已经衰变到（5s 5 p）3 P2暗态的Sr原子被再泵浦回到（5s 2）1 S 0基态。84 Sr、86 Sr、87 Sr和88 Sr的光谱学提高了88 Sr的（5s 5 p）3 P2-（5s 4d）3D 2跃迁频率的值，并确定了跃迁的同位素位移。
2009-07-14 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
Continuous-wave virtual-state lasing from cold ytterbium atoms
传统的激光器基于具有三个或四个实能级的增益介质，而包括虚能级和双光子过程的非传统激光器提供了新的机会。我们研究激光，涉及通过一个虚拟的较低的水平，我们实现了在一个云的冷镱原子的磁光被困在一个空腔内的双光子过程。我们泵浦窄的$^1$ S $_0$ $\to$ $^3$ P $_1$线上的原子，并在同一跃迁上产生激光辐射。通过输出功率与功率的阈值特性验证了激光的产生。泵浦功率和原子数、高于阈值的平坦$g^{(2)}$关联函数以及输出的偏振特性。在所提出的激光机制中，MOT光束产生激光跃迁的虚拟低能级。激光过程连续运行，不需要进一步的再泵浦，并且可以适用于其他原子或跃迁，例如镱中的超窄$^1$ S $_0$ $\to$ $^3$ P $_0$时钟跃迁。
2018-08-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Simultaneous magneto-optical trapping of lithium and ytterbium atoms towards production of ultracold polar molecules
我们首次成功地实现了锂（$^6$ Li）和镱（$^{174}$ Yb）原子的同时磁光捕获（MOT），以制备超冷极性分子LiYb。为此，我们研制了一台以两种原子为原子源的双原子炉，并成功地观察到了Li和Yb原子在双原子炉原子束中的光谱。我们为CO $_2$激光器建造了真空室，包括带有锌硒（ZnSe）窗口的玻璃池，这是蒸发和交感冷却的有用的光阱光源。压缩MOT中的典型原子数和温度分别为7个$\times10^3$原子，对于$^6$ Li为640 $μ$ K，对于$^{174}$ Yb为7个$\times10^4$原子和60 $μ$ K。
2009-08-14 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
Crossed-Beam slowing to enhance narrow-line Ytterbium Magneto-Optic Traps
我们展示了一种方法，以提高原子装载率的镱（Yb）磁光阱（MOT）上的556 nm ${^1S}_0 \rightarrow {^3P}_1$互组合过渡（窄线宽$Γ_g = 2π\times 182$ kHz）。在399 nm ${^1S}_0 \rightarrow {^1P}_1$跃迁（宽线宽$Γ_p = 2π\times 29 $ MHz）附近的原子束的传统塞曼减慢之后，在交叉光束几何形状中的两个激光束，频率调谐在相同跃迁附近，在紧接MOT之前提供额外的减慢。使用这种技术，我们观察到的一个因素的改进，在窄线Yb MOT的原子加载率。这种方法的相对简单性和通用性，使它很容易采用其他实验涉及窄线MOT。我们还提出了一个数值模拟，这两个阶段的慢化过程中所观察到的实验参数的依赖性，并使用它来评估潜在的改进的方法。
2020-09-11 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
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
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
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
An ytterbium quantum gas microscope with narrow-line laser cooling
我们证明了在一个哈伯德制度的二维光晶格与短晶格常数为266 nm的个别玻色子$^{174}\mathrm{Yb}$原子的站点分辨成像。为了抑制用于高分辨率成像的具有波长$λ$ = 399 nm的$^1S_0$ - $^1P_1$跃迁的探测光的加热，并且在荧光成像期间将原子保持在相同的晶格位置，我们通过另外应用具有波长$λ$ = 556 nm的$^1S_0$ - $^3P_1$跃迁的窄线光学糖蜜来同时冷却原子。我们获得了$T = 7.4(1.3)\ μ\mathrm{K}$的低温，对应于成像过程中沿水平轴的平均振荡量子数为0.22（4）。我们在400 ms的曝光时间内平均从单个原子检测到200个荧光光子，并估计检测保真度为87（2）%。实现了对哈勃体系光晶格中Yb原子具有足够保真度的量子气体显微镜，为研究各种量子多体系统（如玻色和费米气体及其混合物）以及长程相互作用系统（如里德伯态）开辟了可能性。
2015-09-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Dynamic polarizabilities and related properties of clock states of ytterbium atom
我们进行了相对论多体计算的静态和动态偶极极化率的基态$6s^2 ^1S_0$和第一激发$6s6p ^3P^o_0$状态的Yb。利用这些极化率，我们计算了Yb在$6s^2 ^1S_0 - 6s6p ^3P^o_0$跃迁上工作的光晶格钟的一些性质。我们确定（i）激光场的前四个{ \em magic}波长，对于这些波长，时钟跃迁的频率对激光强度不敏感。虽然第一个魔波长是已知的，我们预测第二，第三和第四个魔波长为551 nm，465 nm和413 nm。(ii)我们重新评估了黑体辐射对时钟跃迁频率的影响，在$T=300 \mathrm{K}$产生的时钟偏移为$-1.41(17)$ Hz。(iii)我们计算长程原子间范德华系数（单位：a.u.）$C_6(6s^2 ^1S_0 +6s^2 ^1S_0) = 1909(160)$、$C_6(6s^2 ^1S_0 + 6s6p ^3P_0) =2709(338) $和$C_6(6s6p ^3P_0 + 6s6p ^3P_0) =3886(360) $。最后，我们确定了原子-壁相互作用系数（a.u.），$C_3 (6s^2 ^1S_0) =3.34$和$C_3 (6s6p ^3P_0) =3.68$。我们还处理和解决以前的静态极化率的基态计算之间的分歧。
2009-08-17 physics.atom-ph
Thermal bistability in laser-cooled trapped ions
研究射频阱中大型离子云在激光冷却下的温度双稳态行为，通过数值模拟揭示振荡场和离子密度对加热率及稳态切换的影响，并提出利用阈值效应检测入侵者扰动的方法。
2023-04-25 physics.atom-ph
Dual-Mode Operation of an Optical Lattice Clock Using Strontium and Ytterbium Atoms
我们已经开发了一种光晶格时钟，它可以工作在两种模式：锶（Sr）时钟模式和镱（Yb）时钟模式。Sr-Yb光晶格时钟的双模操作是通过在时钟的真空室内交替冷却和捕获$^{87}$ Sr和$^{171}$ Yb原子来实现的。Sr和Yb原子的光晶格分别以水平和垂直配置排列，导致被捕获的Sr和Yb原子之间的小距离为100 $μ$ m。依次询问俘获原子中的$^{1}$ S $_{0}$ - $^{3}$ P $_{0}$时钟跃迁，并将时钟激光器稳定到跃迁。我们利用Sr-Yb光晶格时钟的双模工作原理，实现了Sr和Yb时钟跃迁频率比的测量。由于Sr和Yb原子共享相同的黑体辐射，双模操作可以降低频率比测量中黑体辐射漂移的不确定性。
2018-06-06 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
Two-Photon Doppler cooling of alkaline-earth-metal and ytterbium atoms
本文分析了利用双光子跃迁激光冷却碱土金属和镱原子的新可能性。我们考虑$^{1}S_{0}$ - $^{1}S_{0}$跃迁，激发与$^{1}P_{1}$能级近共振。这大大增加了双光子跃迁速率，允许有效的动量转移。这种技术的实验实施进行了讨论，我们表明，钙，例如，双光子冷却可以用来实现123微开尔文的多普勒限制。分析了该冷却方案的效率和主要损失机理。
2003-03-10 physics.atom-ph physics.optics
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
Sub-Doppler cooling of ytterbium with the $^{1}S_{0}$-$^{1}P_{1}$ transition including $^{171}$Yb (I=1/2)
本文报道了在磁光阱中利用$^{1}S_{0}$ - $^{1}P_{1}$跃迁对中性的$^{171}$ Yb和$^{173}$ Yb进行的亚多普勒激光冷却。我们使用两个独立的手段来估计几个Yb同位素的原子云的温度。MOT云成像和释放-再捕获两种方法表现出一致性。对于$^{171}$ Yb和$^{173}$ Yb，分别记录到低于400 $μ$ K和200 $μ$ K的温度，而对于$^{172}$ Yb和$^{174}$ Yb，测量到约1 mK。相比之下，相关的1D多普勒冷却温度极限为694 $μ$ K。在$σ^{+}-σ^{-}$光场阱中I=1/2 $^{171}$ Yb同位素的亚多普勒冷却进一步证明了西西弗斯冷却机制发生在这种3D磁光阱中。
2014-05-06 physics.atom-ph
Second harmonic generation at 399 nm resonant on the $^{1}S_{0}-^{1}P_{1}$ transition of ytterbium using a periodically poled LiNbO$_{3}$ waveguide
我们展示了一个紧凑和强大的方法，用于产生一个399 nm的光谐振的$^{1}S_{0}-^{1}P_{1}$过渡镱使用单通周期性极化铌酸锂$_{3}$波导的二次谐波产生（SHG）。当将380 mW的798 nm基波功率耦合到波导时，在399 nm处获得的输出功率为25 mW。我们观察到，在6mW的低功率下，SHG功率在13小时内没有下降。所获得的倍频光已被用作注入锁定的种子光，这为激光冷却镱提供了足够的功率。
2016-05-23 physics.atom-ph physics.optics
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
Long-range Rydberg-Rydberg interactions in calcium, strontium and ytterbium
在库仑近似下，用微扰方法计算了钙、锶和镱原子中里德伯原子间的长程偶极-偶极和四极-四极相互作用。通过拟合现有的激光光谱数据获得的量子缺陷，提供了所有$S$，$P$，$D$和$F$系列的锶和$^3P_2$系列的钙。结果表明，与碱金属原子的定性差异，包括各向同性吸引相互作用的锶$^1S_0$状态和更罕见的福斯特共振。只有两个这样的共振被确定，都在三重态系列的锶。简要讨论了长程相互作用的角度依赖性。
2012-05-11 physics.atom-ph quant-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
Two-color magneto-optical trapping of ytterbium atoms
该研究利用镱原子的宽单重态和窄互组合跃迁构建双色磁光阱，实现快速装载与高效冷却，并系统研究了互组合跃迁的屏蔽效应，成果可推广至其他碱土类原子。
2025-10-16 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
