Infrared and visible laser spectroscopy for highly-charged Ni-like ions
可见光或红外（IR）激光用于高电荷离子（HCI）光谱分析的应用到目前为止还不是特别广泛，这是由于典型能量的不匹配。我们在这里表明，在$Z_N$ =60到$Z_N$ =92的重元素类镍离子的第一激发组态$3d^94s$内的两个最低能级之间的能量差是在可见光或近红外激光的范围内。这些过渡的波长内的相对论模型势形式主义计算和与其他理论和有限的实验数据进行比较。详细的碰撞辐射模拟的非麦克斯韦和热等离子体进行显示，这些水平之间的泵浦使用相对温和的激光器是足够的，以提供一个两个数量级的增加泵浦水平人口。这相应地导致X射线线强度的类似上升，从而允许用可见/IR激光器控制X射线发射。
2017-04-17 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
Hole transitions in multiply-charged ions for precision laser spectroscopy and searching for alpha-variation
我们考虑多电荷离子中的电子空穴（原子系统中充满的壳层中的空位）的跃迁，由于空穴的能级交叉，其频率在光学原子钟的范围内。强E1跃迁为激光冷却和捕获提供了新的选择，而窄跃迁可用于高精度光谱学和基础物理测试。我们表明，空穴过渡可以有极高的灵敏度α变化由于大的相对论修正，并提出候选过渡具有更大的α灵敏度比任何以前看到的原子系统。
2011-03-15 physics.atom-ph
Laser cooling of externally produced Mg ions in a Penning trap for sympathetic cooling of highly charged ions
我们用激光冷却了潘宁阱中的镁离子。外部产生的离子在飞行中被捕获，储存和激光冷却。垂直于冷却激光轴观察到激光诱导荧光。光学检测下降到单离子水平连同电子检测的离子振荡内的潘宁阱已被用来获取信息的离子存储时间，离子数和离子温度。已观察到离子晶体形成的证据。这些调查是一个重要的先决条件，同时存储的高电荷离子和精确的禁戒跃迁的激光光谱的共振冷却。
2013-04-02 physics.atom-ph physics.ins-det
Laser Cooling of Radium Ions
不稳定镭核由于其高质量、八极形变和能级结构等特点，对探索新物理具有重要意义。具有长保持时间和低粒子数的离子阱对于放射性物质（例如镭和基于镭的分子离子）的工作是优异的，其中低活性和因此低总数是期望的。我们解决的挑战与缺乏稳定的同位素在桌面实验与低活性（$\sim 10 \ μ\mathrm{Ci}$）源，我们激光冷却被困的镭离子。用激光冷却的镭离子，我们测量了$7p\ ^2P_{1/2}^o$态到基态$7s\ ^2S_{1/2}$和亚稳态激发态$6d\ ^2D_{3/2}$的分支分数，分别为$p=0.9104(7)$和$0.0896(7)$。利用附近的碲参考线，我们测量了$7s\ ^2S_{1/2} \rightarrow 7p\ ^2P_{1/2}^o$跃迁频率，640.09663（6）THz。
2019-06-17 physics.atom-ph
Adiabatic Theory of Electron Detachment from Negative Ions in Two-Color Laser Field
本文用绝热理论研究了负离子在双色激光场中的脱离。后者代表了最近的修改著名的Keldysh模型的多光子电离，使其定量可靠。我们计算角微分分离率，部分率为特定的ATD（高于阈值分离）通道和总的分离率的氢离子在双色场与1：3的频率比和各种相位差。本，非常简单的方法的可靠性是通过与更详细的早期计算进行比较来证明的。
1998-12-15 physics.atom-ph
Frequency stabilization of a 650 nm laser to I$_{2}$ spectrum for trapped $^{138}$Ba$^{+}$ ions
Ba $^{+}$离子的光学操纵主要通过用于S $_{1/2}$ -P $_{1/2}$跃迁的493 nm激光和用于P $_{1/2}$ -D $_{3/2}$跃迁的650 nm激光来执行。由于单个Ba $^{+}$离子的493 nm和650 nm跃迁之间的分支比是相当的，所以两种激光器的稳定系统对于多普勒冷却、亚多普勒冷却、光学泵浦和状态检测同样重要。已经很好地建立了493 nm激光到绝对Te $_2$参考的稳定系统。然而，650 nm激光器的稳定性以前没有提出过。在这里，我们报告20个光谱线的I $_{2}$在0.9 GHz的范围以上的P $_{1/2}$ -D $_{3/2}$过渡的共振。我们稳定的650 nm的激光通过光学腔中的最低的一个这些线，这是约350 MHz的距离，作为绝对频率参考。此外，我们还测量了这些碘线与Ba $^+$共振之间的频率差，得到了与理论预期一致的暗态分辨荧光激发谱。所提出的稳定方案使我们能够进行精确的实验与Ba $^{+}$离子。
2018-05-16 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
Determining temperature and Rabi frequency regarding trapped ions in Doppler cooling: An analytic investigation
激光多普勒冷却是离子俘获的必要条件，也是实现超冷离子的第一步。在多普勒冷却中，由于缺乏有效的实验手段，离子温度和激光离子耦合的实验监测一直是一个难点。在这里，我们分析探讨多普勒冷却过程中的捕获离子，例如$^{40}$钙$^{+}$，通过解决的摩擦系数在多普勒冷却相对于热浴，特别是，浴与大的加热速率。我们给出了由三能级电磁感应透明引起的冷却和加热的四个区域，并提出了一种通过多普勒冷却窗口测量拉比频率的实用方法。此外，激光冷却的离子的最终温度可以得到分析的情况下，一个弱的热浴，而对于强的热浴，这需要数值处理，由于多普勒频移和大的Lamb-Dicke参数的参与。我们的分析结果将有助于理解许多实验观察，如组态相变，声子激光和热囚禁离子的热力学。
2019-02-01 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
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 ablation loading of a radiofrequency ion trap
使用最大脉冲能量为0.17 mJ、峰值强度约为250 MW/cm ^2的氮激光器，研究了通过激光烧蚀加载射频（RF）离子阱来产生离子的情况。使用飞行时间质谱仪测量离子产额和电荷态分布。目前考虑用于光学时钟或量子逻辑应用的元素的单电荷离子可以从金属样品中以每脉冲10^5个离子的数量级的速率产生。用激光烧蚀产生的Th+离子加载线性Paul阱。总的离子产生和捕获效率达到了10^-7 ~ 10^-6。对于单独注入的离子，捕获概率的RF场的相位的依赖性已被预测。在实验中没有观察到这一点，可能是因为消融羽流中的集体效应。
2011-12-07 physics.atom-ph
Attosecond delays in laser-assisted photodetachment from closed-shell negative ions
我们研究了闭壳层负离子F-和Cl-的阿秒脉冲序列的激光辅助光剥离时间延迟。我们调查的可分离性的延迟分为两个贡献：（i）与单光子电离的阿秒脉冲训练和（ii）与交换的额外的激光光子在存在的潜在的剩余目标的延迟相关的维格纳延迟。基于波包的渐近形式，后一项预计可以忽略不计，因为离子被中和，导致随着电子-原子分离的增加，激光-离子相互作用消失。虽然这种渐近行为是在高的光电子能量验证，我们也量化在低的光电子能量急剧的偏差。此外，这些低能量的延迟是明显不同的两个研究的阴离子表示击穿的激光离子诱导延迟的普遍性。事实上，短程电位可以引起多达50的延迟，因为可以有影响的延迟测量的解释也在其他系统中，缺乏远程电位。
2017-06-30 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
Scaling relations of the time-dependent Dirac equation describing multiphoton ionization of hydrogen-like ions
在偶极近似下，对描述类氢离子受激光场作用的含时狄拉克方程引入了关于核电荷的近似标度律。特别是，相对于激光波长和峰值强度的缩放关系进行了讨论。通过求解相应的含时Dirac方程，采用适当标度的激光参数，研究了核电荷从$Z=1$到$92$的类氢离子的二光子、三光子、四光子和五光子电离的标度关系的有效性.良好的协议被发现，从而近似的标度关系示出捕获高电荷离子的响应强激光场相比，原子氢的一个占主导地位的效果。另一方面，其余的差异，允许识别和量化的额外的，纯粹的相对论效应在光物质相互作用。
2018-10-17 physics.atom-ph
Direct Laser Ion Acceleration and Above-Threshold Ionization at Intensities from $10^{21}$ W/cm$^{2}$ to $3 \times 10^{23}$ W/cm$^{2}$
本文计算了近红外激光场中离子和电子的动力学，激光强度可达$3 \times 10^{23}$ W/cm $^2$。我们探讨离子在激光焦点的加速电离过程中的正则动量守恒和有质动力的f/1焦点的几何形状所需达到这样的强度。在强度超过10 $^{23}$ W/cm $^2$时，高电荷离子在它们能够与峰值强度的激光脉冲相互作用之前从激光焦点排出，从而降低了深束缚态的预测电离产率。本文研究了强度为$3 \times 10^{23}$ W/cm $^{2}$、脉冲宽度为140 fs的聚焦f/1激光脉冲与氪的相互作用。我们发现，离子和电子被加速到能量超过2 MeV/核子和1.4 GeV，分别。有质动力驱逐的母离子减少的总数量的超相对论ATI电子产生的隧道电离从氪的K-壳层状态，但不改变它们的能谱。
2019-10-08 physics.atom-ph
Charge-Resonance Effect on Harmonic Generation by Symmetric Diatomic Molecular Ions in Intense Laser Fields
本文建立了对称双原子分子离子在二能级模型之外的谐波产生的解析理论，着重讨论了大核间距时强耦合的电荷共振态对谐波产生的影响。考虑到在二能级模型中被忽略的连续态，我们的模型能够产生由CR跃迁引起的分子平台和长波长激发引起的类原子平台组成的整个谐波阶数范围的光谱，并且与直接求解薛定谔方程的数值结果很好地一致。我们的理论还确定了CR态在谐波光谱精细结构中的关键作用，并表明通过调节核间距可以有效地控制分子系统中的谐波产生。
2006-08-11 physics.atom-ph
Relativistic mask method for electron momentum distributions after ionization of hydrogen-like ions in strong laser fields
本文将广泛应用于非相对论计算光电子角分布的波函数分裂方法推广到相对论偶极子近似下。由于在偶极近似下，相对论性Volkov态的封闭形式的表达式是不可用的，我们建立这样的状态数值求解一个单一的二阶微分方程。用直接掩模法和相对论掩模法计算了高电荷态离子在不同电离状态下的光电子能谱和角分布。我们表明，相对论掩模方法工作得很好，并再现了电子的能量和角分布计算的直接方法中的能量范围内，这两种方法都可以使用。另一方面，相对论掩模方法可以应用于更长的激光脉冲和/或更高的光电子能量，其中直接方法可能有困难。
2020-08-11 physics.atom-ph
Electron detachment from negative ions in bichromatic laser field
在最近修正的Keldysh模型中考虑了双色激光场中的负离子脱离，使之定量可靠。通过计算1：2频率比双色场中H $^-$离子的角微分脱离率、特定ATD（阈上脱离）通道的部分脱离率和总脱离率，说明了一般方法。微扰和强场制度进行检查。对极性不对称性和相位效应进行了定量表征，揭示了一些新的特征。相位效应被发现导致在一个巨大的各向异性因子$\sim 10^3$的电子角分布在微扰制度。
1997-12-17 physics.atom-ph
Collinear Laser Spectroscopy on a Fast Atomic Beam of Boron Generated by Photodetachment of Accelerated B- Ions
Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；University of Gothenborg（哥德堡大学）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（GSI重离子研究中心有限公司）
介绍一种通过光剥离中和负离子产生仅含基态原子的原子束用于共线激光光谱的方法，以负硼离子束为测试，虽现有条件下统计和效率受限，但给出改进途径，可用于其他元素及负分子离子。
2026-07-20 physics.atom-ph
Laser spectroscopy and cooling of Yb+ ions on a deep-UV transition
在297 nm波长下，对Yb ~+离子的4f 14 6s 2 S_{1/2} -4f 13 5d 6s 3D[3/2]_{1/2}跃迁进行了激光光谱研究。对170 Yb+、172 Yb+、174 Yb+和176 Yb+的频率测量揭示了特定的质量位移以及场位移。此外，我们证明了激光冷却的Yb+离子使用这种转变，并表明，在297 nm的光可以被用作第二步中的中性Yb原子的光电离。
2011-12-02 physics.atom-ph quant-ph
Correlation dynamics between electrons and ions in the fragmentation of D$_2$ molecules by short laser pulses
研究了强短脉冲激光场中D $_2$分子隧穿电离后电子与D $_2^+$离子之间的碰撞动力学。返回的电子将D $_2^+$离子碰撞激发到激发电子态，从那里D $_2^+$可以被激光场解离或进一步电离，分别产生D $^+$ + D或D $^+$ + D $^+$。我们模拟了D $^+$的碎裂动力学，并计算了由此产生的动能谱，与最近的实验进行比较。由于电离时间被锁定到仅在光学周期的一部分内发生的隧穿电离时间，所以D $^+$动能谱中的峰提供了电离发生时的时间的测量。这种碰撞动力学形成了分子钟的基础，其中时钟可以以阿秒精度读取，正如Corkum及其同事首先提出的那样。通过定量分析导致碎裂的每个基元过程，确定了如何从D $^+$的动能谱中读出分子钟，以及为了更精确地测量分子钟，应使用什么样的激光参数。
2003-07-17 physics.atom-ph
Frequency stabilization of a 739 nm laser to an $I_2$ spectrum for trapped Ytterbium ions
本研究利用声光调制转移光谱将739 nm钛宝石激光稳定到碘分子超精细跃迁，实现13 s平均下$3.83×10^{-11}$的稳定度，优化后达理论信噪比，为囚禁镱离子实验的激光锁定提供理想频率参考。
2022-03-02 physics.atom-ph
Superfluorescence, free-induction decay, and four-wave mixing: propagation of free-electron laser pulses through a dense sample of helium ions
本文报道了波长为24.3 nm的自由电子激光脉冲在氦气中传输的实验和数值研究。电离和激发填充He $^{+}$ 4 $p$状态。在469 nm、164 nm、30.4 nm和24.5 nm波长处观察到强的定向发射。我们将469 nm和164 nm处的发射解释为4 $p$ -3 $s$ -2 $p$级联超荧光，将30.4 nm处的发射解释为2 $p$ -1 $s$跃迁的耦合超荧光，将25.6 nm处的发射解释为3 $p$态的自由诱导衰减。
2018-09-18 physics.atom-ph
Two-photon laser excitation of trapped 232Th+ ions via the 402 nm resonance line
报道了在射频离子阱中用单光子和双光子激光激发~（232）Th ~+离子的实验。作为第一个激发步骤，通过来自扩展腔二极管激光器的辐射驱动在402 nm处从6d^2 7s J=3/2基态到24874 cm^{-1}处的6d 7s 7 p J=5/2态的最强共振线。中间态的自发衰变填充了许多低的亚稳态，从而限制了连续激光激发可获得的激发态数量和荧光信号。我们研究了氦、氩和氮缓冲气体的碰撞猝灭效率，以及从三个最低亚稳能级再泵浦激光激发的效果。实验结果进行了比较与四个级别的速率方程模型，使我们能够推断这些缓冲气体的猝灭率。第二步使用399 nm的激光辐射，我们证明了双光子激发到49960 cm^{-1}的状态，在Th+的最高分类能级中。这是一个有趣的测试情况下，在55000 cm^{-1}以上的范围内，可以共振增强激发的229 Th+核共振通过一个反双光子电子桥过程中寻找更高的水平。
2012-02-01 physics.atom-ph
Analysis of X-ray spectra emitted from laser-produced plasmas of uranium
本文用多组态Dirac-Fock方法计算了类铀离子Co-、Ni-、Cu-、Zn-、Ga-、Ge-、As-、Se-、Br-、Kr-和Rb-的理论X射线谱。利用这些离子在激光产生的等离子体中的分布，对于不同的等离子体温度，我们生成理论光谱，并与实验数据进行比较。
2009-01-19 physics.atom-ph
Laser spectroscopy of hyperfine structure in highly-charged ions: a test of QED at high fields
概述了激光光谱实验与冷，捕获，高电荷离子，这将是在德国达姆施塔特GSI的HITRAP设施进行。这些对基态超精细分裂的高分辨率测量将比以前的测量精确三个数量级。此外，通过对相同同位素的类氢离子和类锂离子的超精细分裂测量结果的比较，可以在几个百分点内确定高电磁场下的QED效应。几个候选离子适合这些激光光谱研究。
2007-04-26 physics.atom-ph physics.gen-ph
Rotational excitation in sympathetic cooling of diatomic molecular ions by laser-cooled atomic ions
Universität Kassel（卡塞尔大学）；Universidad Autónoma de San Luis Potosí（圣路易斯波托西自治大学）；Aarhus University（奥胡斯大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
研究通过激光冷却原子离子与双原子分子离子的库仑相互作用，分析协同冷却过程中旋转激发的影响，评估冷却时间及分子内部状态的纯度。
2026-01-15 physics.atom-ph quant-ph
Robust Polarization Gradient Cooling of Trapped Ions
我们对捕获的离子实施了三维极化梯度冷却。在$^{40}$ Ca $^+$中，接近$393\,$ nm的反向传播激光束以低于S $_{1/2}$至P $_{3/2}$共振的频率以lin $\,\perp\,$ lin构型撞击。我们证明了平均声子数的$5.4(4)$在$2π\times 285\,$ kHz的陷阱频率和$3.3(4)$在$2π\times480\,$ kHz，在轴向和径向方向，分别。我们的测量结果表明，冷却与激光束失谐到较低的频率从共振是强大的对升高的声子占用数，因此工作良好的初始离子运动远离兰姆-迪克制度，多达四个离子，和微动调制指数$β\leq 0.1$。尽管如此，我们发现，激光场的光谱杂质的影响，冷却速率和冷却极限。因此，采用法布里-珀罗腔滤波器来有效地抑制二极管激光器的放大自发辐射。
2022-03-29 physics.atom-ph
X-Ray Entangled Photon Production in Collisions of Laser Beams with Relativistic Ions
本文提出了一种利用激光光子与相对论性双能级离子束碰撞，通过双多普勒变换产生单色偏振X射线荧光光子和大量X射线纠缠光子的方法。估算了离子的非线性极化率、离子在RHIC中的截面和光子产生率。这种X射线光子束可以被检测并应用于以类似于使用光学光子的方式解决各种问题。
2010-04-02 hep-ex physics.atom-ph
Bright Source of Cold Ions for Surface-Electrode Traps
我们在表面电极的Paul阱中通过激光冷却原子的光电离产生大量低能离子。$4\times10^{5}$ Yb $^{+}$离子/s的同位素选择性陷阱加载速率超过通过原子束的光电离（电子碰撞电离）获得的速率四（六）个数量级。浅至0.13 eV的陷阱很容易用这种技术加载。离子被限制在与激光冷却原子相同的空间区域内，这将允许实验研究冷离子与冷原子或玻色-爱因斯坦凝聚体之间的相互作用。
2007-02-03 physics.atom-ph
Laser ablation production of Ba, Ca, Dy, Er, La, Lu, and Yb ions
我们使用脉冲氮激光产生原子离子的激光烧蚀，测量几个元素的相对离子产率，包括一些最近才被提出用于冷捕获离子实验。对于钡，我们监测的离子产率作为一个函数的数量施加的烧蚀脉冲为不同的基板。我们还研究了离子产生作为脉冲能量的函数，以及加载离子阱作为射频电压的函数的效率。
2017-03-29 physics.atom-ph quant-ph
Above-threshold ionization with highly charged ions in super-strong laser fields: III. Spin effects and its dependence on laser polarization
研究了类氢高电荷态离子在线偏振和圆偏振激光场中强场电离隧穿过程中的自旋效应。分析了激光场的偏振对自旋效应的影响。自旋分辨微分电离率的计算采用相对论库仑校正强场近似（SFA）在以前的文件中的系列。自旋不对称性和自旋翻转概率的解析表达式，取决于激光的偏振，获得对应于隧穿概率的最大值的光电子动量。本文提出了一个描述隧道电离中自旋动力学的简单模型，它对自旋效应提供了一个直观的解释。自旋翻转被证明是实验上可观察到的，通过使用中等高度带电的离子与电荷的顺序为20和激光场的强度为$I\sim 10^{22}$ W/cm $^2$。
2018-07-03 physics.atom-ph quant-ph
Frequency stabilization of an ultraviolet laser to ions in a discharge
我们稳定的紫外二极管激光系统在369.5 nm的光吸收信号从Yb+离子在空心阴极放电灯。用于稳定的误差信号通过3GHz宽吸收特征的塞曼光谱获得。的频率稳定性是独立测量的比较对荧光信号从激光冷却晶体的174Yb+离子在线性保罗陷阱。我们测量1.7 MHz RMS的频率波动超过1000 s，和20 MHz的频率漂移超过7天。该方法适用于囚禁离子晶体的量子信息处理实验。
2008-06-11 physics.atom-ph physics.optics
139 GHz UV phase-locked Raman laser system for thermometry and sideband cooling of $^9$Be$^+$ ions in a Penning trap
我们演示了两个紫外激光源的相位锁定的基本红外激光调制的第四阶边带使用电光调制器和相位锁定的一个边带的第二个基本红外激光。随后的和频产生和二次谐波产生成功地将频率偏移转换到紫外域。在139 GHz的相位锁定确认通过受激拉曼跃迁测温的$^9$的$^+$离子限制在低温潘宁陷阱。该技术可用于单$^9$ Be $^+$离子的边带冷却以及Penning阱中的共振冷却方案和基于量子逻辑的测量。
2021-10-18 physics.atom-ph quant-ph
Dynamic laser ablation loading of a linear Paul trap
提出一种线性Paul阱动态激光烧蚀装载方法，通过调控囚禁势、缓冲气体分压和端帽电压时序，实现Ca$^{+}$离子数量与动能选择，单脉冲达数十至上万、多脉冲约$4\ imes10^{4}$。
2024-03-13 physics.app-ph physics.atom-ph
Sympathetic cooling of trapped Th3+ alpha-recoil ions for laser spectroscopy
本研究在线性Paul阱中利用88Sr+离子对铀反冲离子源提取的Th3+离子进行协同冷却，形成双组元Coulomb晶体，并测量了230Th3+的跃迁绝对频率与同位素位移，验证了该系统适用于229Th3+核态超精细光谱学。
2023-12-08 nucl-ex physics.atom-ph
A self-injection locked DBR laser for laser cooling of beryllium ions
我们提出了一种简单、稳定、窄线宽、倍频的半导体激光器源，适用于激光冷却和再泵浦$^9$ Be $^+$离子。工作在626 nm的分布式布拉格反射器（DBR）激光二极管在激光器与腔模谐振时通过相位稳定的光反馈自注入锁定到倍频腔。通过注入过程，短期激光不稳定性从MHz水平降低到约20 kHz，从而消除了对高带宽反馈回路的需要，以抑制否则麻烦的高频激光噪声。激光频率的长期稳定性是通过反馈到增强腔的长度来实现的，该增强腔利用电光频率梳发生器来产生具有98 GHz失谐的激光的拍音。通过波长计的长期注入锁定和频率稳定使用自动重锁定算法来确保。
2018-05-25 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Parity nonconservation effect with laser-induced 2^3S_1 - 2^1S_0 transition in heavy heliumlike ions
研究了类氦重离子激光诱导2^3S_1 - 2^1S_0跃迁的宇称不守恒效应。在反宇称2^1S_0和2^3P_0态几乎简并，PNC效应强烈增强的情况下，导出了PNC效应对截面修正的一个简单解析公式。数值计算结果氦类钆和钍，这似乎是最有前途的候选人，这样的实验。在Gd和Th两种情况下，所需的光子能量将由GSI建造的高能激光器来预测。或者，它可以获得紫外激光器利用相对论多普勒调谐在FAIR设施在达姆施塔特。
2010-04-08 hep-ph physics.atom-ph
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
Above-threshold ionization with highly-charged ions in super-strong laser fields: II. Relativistic Coulomb-corrected strong field approximation
本文发展了一种相对论库仑修正强场近似（SFA），用于研究相对论强激光场中高电荷态类氢离子阈上电离的自旋效应。库仑校正的SFA是基于描述电离电子激光驱动的连续动力学的离子核的库仑场扰动的相对论eikonal-Volkov波函数。考虑了总哈密顿量不同分区的SFA。该方法应用于强线偏振激光场中类氢体系的直接电离。微分和总电离率的解析计算。在SFA技术内检索Perelomov-Popov-Terent'ev电离率的相对论模拟。讨论了不同分区中SFA的物理相关性。
2013-01-24 physics.atom-ph quant-ph
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
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
Fast electron generation by Coulomb scattering on spatially correlated ions in a strong laser field
通过求解含时薛定谔方程，研究了强激光场中电子与空间固定离子的碰撞。考虑第一个简单的一维模型系统，快电子的机制和能谱进行了分析，从碰撞在一个单一的离子。通过使用这些电子作为第二次和第三次碰撞的射弹，可以显著增加所获得的最大可能能量。然后，我们将分析推广到2D系统，其中额外的角自由度导致效率的急剧损失。这个问题可以通过引入外部限制来克服，这允许聚焦电子并增加高能电子的强度。
2009-04-30 physics.atom-ph physics.plasm-ph
A 750 mW, continuous-wave, solid-state laser source at 313 nm for cooling and manipulating trapped 9Be+ ions
我们提出了一个固体激光器系统，产生750 mW的连续波单频输出在313 nm。使用1550 nm和1051 nm的光纤激光器产生的和频在626 nm处产生高达2 W。这种可见光然后通过腔增强的二次谐波产生转换为UV。激光输出可以在495 GHz范围内调谐，其中包括9 Be+激光冷却和再泵浦跃迁。这是第一次报告的窄线宽激光系统具有足够的功率来执行容错量子门操作与捕获的9Be+离子通过使用受激拉曼跃迁。
2011-05-26 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Relativistic quantum theory of high harmonic generation on atoms/ions by strong laser fields
研究了类氢原子/离子在两束相对论强度的线偏振反向传输激光束形成的均匀周期电场中的高次谐波产生。本文从狄拉克方程出发，提出了消除强波相对论磁漂移阻碍因素的高次谐波相对论量子理论。具体地说，提出了一种利用超强激光和快离子束在欠稠密等离子体中产生高次谐波的方案。
2011-06-11 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A Laser System for the Spectroscopy of Highly-Charged Bismuth Ions
我们提出并表征了一个用于高电荷态^209Bi^82+离子光谱学的激光系统，波长为243.87 nm。对于绝对频率稳定，激光器系统被锁定到近红外激光器，该近红外激光器使用基于转移腔的锁定方案稳定到铷跃迁线。高精度的输出频率调谐是通过一个可调射频偏移锁定。一个采样和保持技术提供了一个扩展的调谐范围的几个太赫兹的紫外线。该方案普遍适用于在原子或分子共振不能直接到达的波长处的激光系统的稳定。我们用Te_2蒸气在488 nm处的无多普勒吸收光谱测定了激光系统的频率精度。定标到244 nm的目标波长，在6天的运行中，我们获得了σ_{244 nm} = 6.14 MHz（一个标准差）的频率不确定度。
2011-08-25 nucl-ex 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
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
Experimental implementation of laser cooling of trapped ions in strongly inhomogeneous magnetic fields
本文展示了在强非均匀磁场中对分段线性 Paul 阱中囚禁的 $^{40}$Ca$^+$ 离子实现高效多普勒激光冷却，并利用塞曼效应位置依赖性绘制磁场图，为混合囚禁冷离子与中性分子实验及量子科学研究奠定基础。
2023-09-06 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Above-threshold ionization with highly-charged ions in super-strong laser fields: I. Coulomb-corrected strong field approximation
针对强激光场中高电荷态离子阈上电离的研究，发展了库仑修正的强场近似。在程函近似下，将库仑势微扰地处理在连续电子准经典波函数的相位上，考虑了原子核的库仑势对连续介质中电离电子动力学的影响.本文利用速度和长度规范讨论了非相对论区域的库仑修正SFA的形式.研究了强线偏振激光场中类氢体系的直接电离。本文讨论了不同规范下的结果与Perelomov-Popov-Terent的常时方法的关系。
2013-01-24 physics.atom-ph quant-ph
Coupling two laser-cooled ions via a room-temperature conductor
我们证明了两个独立捕获的离子与620 $μ$ m的分离距离的运动之间的耦合。离子-离子相互作用是通过一个室温电浮动金属线连接两个表面陷阱增强。调谐到共振的两个离子的运动，我们显示了11赫兹的耦合率的能量流。在我们的器件中，强表面电场噪声阻碍了量子相干耦合。我们的离子线离子系统表明，室温导体可用于调解和调谐独立捕获的电荷之间的相互作用超过自由空间偶极偶极耦合可实现的距离。该技术可用于同情地冷却或纠缠远程捕获的电荷，并实现不同物理系统之间的耦合。
2021-07-02 physics.atom-ph quant-ph
Laser-probing the rotational cooling of molecular ions by electron collisions
我们提出了非弹性电子碰撞的CH $^+$分子离子的旋转冷却和激发速率的状态选择测量。实验在低温储存环上进行，利用单能电子束以匹配的速度与状态敏感的激光解离的CH $^+$离子的旋转水平人口的同时监测相结合。采用存储时间高达600秒，我们创造的条件下，电子诱导冷却到$J = 0$基态占主导地位的辐射弛豫，允许实验测定的非弹性电子碰撞率基准国家的最先进的理论计算。在更广泛的范围内，我们的实验为探测各种等离子体环境中相关的各种分子离子的非弹性电子碰撞铺平了道路。
2022-03-31 physics.atom-ph physics.chem-ph
Collinear laser spectroscopy of highly charged ions produced with an electron beam ion source
本研究针对电子束离子源引出的类氦C⁴⁺离子开展共线激光光谱实验，优化引出模式并结合频率梳参考的共线/反共线光谱技术，实现了优于2 MHz的高精度跃迁频率测量，为其他同位素与元素的相关研究提供了方法基础。
2023-11-27 nucl-ex physics.atom-ph
