The Buffer Gas Beam: An Intense, Cold, and Slow Source for Atoms and Molecules
原子和分子束是光谱学和碰撞过程研究的有力工具。超音速膨胀技术可以产生许多种类的原子和分子的冷束。然而，所产生的光束通常在实验室框架中以300-600 m/s的速度移动，并且对于大类物质而言，对于重要应用而言，其通量（即亮度）不足。相比之下，缓冲气体束在许多情况下是一种优越的方法，在实验室框架中产生冷且相对缓慢的分子，具有高亮度和很大的通用性。在特定的技术优势和限制方面，超音速和缓冲气体冷却束之间存在基本的差异。目前，显然尚未对缓冲气体方法的所有可能变化进行研究。在这篇评论中，我们将提出一个调查的缓冲气体束的最新技术水平，并探讨一些可能的未来方向，这些新的方法可能采取。
2011-11-11 physics.atom-ph physics.chem-ph
A buffer gas beam source for short, intense and slow molecular pulses
冷分子实验通常从分子源开始。介绍了一种CaF分子低温缓冲气源的结构和特性。该源发射脉冲，其典型持续时间为240 $μ$ s，平均速度约为150 m/s，并且在单个旋转状态下每个脉冲每个球面度的$5\times 10^{10}$分子通量。
2017-07-19 physics.atom-ph
Non-exponential tunneling ionization of atoms by an intense laser field
讨论了强激光场作用下原子发生非指数隧穿电离的可能性。这种影响可能会发生在比所考虑的系统的寿命更长的时间。初始准定态的非指数耗尽机制是最终连续态的能谱在长时间内被切割。我们首先考虑已知的例子冷发射的电子从金属，隧穿α衰变的原子核，自发衰变在两个能级系统和单光子原子电离的弱电磁场。所讨论的新的物理情况是原子在强低频电磁场作用下的隧穿电离。在这种情况下，衰减服从~1/t的幂律依赖于（长）相互作用时间。
2015-02-26 physics.atom-ph
Observation of Optomechanical Strain in a Cold Atomic Cloud
本文报道了在强远失谐均匀激光束照射下，应用于热原子云和量子简并$^{87}\text{Rb}$原子云的光机应变的观测结果。在这种情况下，原子云就像一个透镜，聚焦激光束。作为反作用，原子会受到与束偏转相反的力，这取决于原子云密度分布。我们通过实验证明了这种力的基本特征，将其与公认的散射力和偶极子力区分开来。观察到的应变饱和，最终限制了可以转移到原子的动量脉冲。这种光机械力可以有效地诱导颗粒间的相互作用，这可以被光学调谐。
2017-10-17 physics.atom-ph
Improved setup for producing slow beams of cold molecules using a rotating nozzle
古普塔和赫希巴赫首先证明，冷分子和慢分子的强烈光束是由快速旋转的喷嘴超音速膨胀产生的。提出了一种改进的装置，允许加速或减速冷原子和分子束高达500米/秒。技术改进进行了讨论，其特征在于通过详细的分析时间的飞行密度分布的光束参数。证明了这种束源与静电场相结合来引导极性分子的可能性。
2009-10-17 physics.atom-ph physics.ins-det
Ultra high densities of cold atoms in a holographically controlled dark SPOT trap
我们证明了一个原子陷阱的几何形状为87 Rb，这是能够产生超高的原子密度。在暗自发力光阱（暗SPOT）中，通过保护原子不受强捕获光的影响，可以避免通常限制高密度的再辐射力。在这里，我们展示了一个动态的暗SPOT实现，导致原子密度增加了近两个数量级，高达1.3x10^12cm-3。全息控制的捕获光束和MOT和暗SPOT配置之间的动态切换，使我们能够优化捕获的几何形状。我们已经确定暗核的理想尺寸是MOT的六倍。我们的方法还避免了不必要的加热，使我们达到了MOT的相空间密度的记录。
2013-08-21 physics.atom-ph
Multi-level cascaded electromagnetically induced transparency in cold atoms using an optical nanofibre interface
集成到冷原子装置中的超薄光纤被证明是原子-光子混合量子网络的理想构建模块。这种光学纳米纤维（ONF）可用于演示原子介质中的非线性光学和量子干涉现象。在这里，我们报告的观察多级级联的电磁感应透明（EIT）使用的光学纳米纤维接口冷$^{87}$ Rb原子通过强烈的倏逝场，可以实现在超低的探测和耦合功率。探测光束（在780 nm处）和耦合光束（在776 nm处）都通过纳米纤维传播。所观察到的探测光束的多峰透明光谱可以提供一种方法，用于同时减慢光学纳米纤维中的多个波长或用于产生ONF引导的纠缠光束，显示了这种原子纳米纤维系统用于量子信息的潜力。我们还证明了全光开关在全光纤系统中使用所获得的EIT效应。
2015-12-10 physics.atom-ph
A supersonic beam of cold lithium hydride molecules
我们已经开发了一个冷LiH分子的斯塔克减速和捕获实验的来源。锂金属从固体靶烧蚀到超音速膨胀的载气中。平动、转动和振动温度分别为0.9（0.1）K、5.9（0.5）K和468（17）K。虽然它们还没有与载气达到热平衡，但我们估计90%的LiH分子处于基态X^{1}<$^{+}（v=0，J=0）。在单个7 ns烧蚀脉冲的情况下，处于基态的分子的数量为每球面度4.5（1.8）*10^{7}个分子。第二个延迟的烧蚀脉冲在同一气体脉冲的不同部分产生另一个LiH光束，从而几乎使信号加倍。持续150微秒的长脉冲可以使光束强度增加15倍。
2006-12-16 physics.atom-ph
Effect of light-assisted tunable interaction on the position response function of cold atoms
本文研究磁光阱中冷原子在光辅助可调相互作用下的位置响应，发现强激光调谐至光缔合共振时原子云产生集体振荡，并用广义量子朗之万方法理论分析获得良好吻合。
2024-03-26 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
From quantum to classical description of intense laser-atom physics with Bohmian trajectories
本文将玻姆力学引入强激光原子物理中。从玻姆-牛顿方程出发，得到了原子电子在强激光场中的运动规律。我们发现，当强激光场将电子驱离母体离子时，主导物理系统量子效应的量子势变得可以忽略，即电子在电离后不久，其行为就平滑地趋向于经典.我们的数值计算为强激光-原子物理中电离电子的运动用经典力学处理，而电离前需要用量子力学处理的半经典轨道方法提供了直接的证据。
2009-12-20 physics.atom-ph quant-ph
Diffusing-Wave Spectroscopy of Cold Atoms in Ballistic Motion
扩散波光谱学是一种测量被介质多次散射的光的强度的时间关联函数的强大技术。在本文中，我们将这种技术应用于纯弹道运动下的冷原子，我们调查的单次和多次散射制度之间的过渡。强度关联函数从一个简单的高斯函数，其宽度揭示了样品的温度，到一个更复杂的衰减缩短厚云中的频率重新分布。这些功能进行了定量比较与相位相干和非相干模型的模拟。两者都与实验结果非常一致。
2018-01-05 physics.atom-ph
Loading of the narrow line Tm MOT from a pulsed cold atomic beam
本文构建了脉冲冷 Tm 原子源并实现了窄线 MOT 的装载，通过引入附加轴向冷却束提高捕获速度，在科学腔中达到 10% 的装载效率，可缩短光谱实验死时间并提高重复率。
2024-11-13 physics.atom-ph
Rapid axial loading of a grating MOT with a cold-atom beam
University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）
本文提出通过轴向加载实现高通量格栅磁光捕获阱的操作，通过实验验证了使用移动光学molasses将原子从二维MOT转移到格栅MOT的可行性，实现了2.1×10⁹原子/秒的加载速率。
2026-03-31 physics.atom-ph
Correlation spectroscopy in cold atoms: light sidebands resonances in electromagnetically induced transparency condition
相关谱已成功地应用于电磁感应透明（EIT）本征线宽的时域和频域测量。我们研究了强场边带在测量光谱中的作用，分析了不同分析频率下可以恢复的信息。在这种情况下，非零的单光子失谐出现作为光谱解决的相关系数的边带共振的必要条件。我们的实验结果支持的微扰模型定义在频域。
2015-08-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
One dimensional magneto-optical compression of a cold CaF molecular beam
我们证明了与RF-MOT的一维，横向磁光压缩的冷束的一氟化钙（CaF）。通过连续地交替磁光阱的磁场方向和激光偏振，实现了$2π\times$ 0.4 MHz的光子散射率。该RF-MOT的3D模型通过与数据的一致性进行验证，预测CaF的3D RF-MOT捕获速度为5 m/s。
2017-01-12 physics.atom-ph
Implementation of a time-dependent multiconfiguration self-consistent-field method for coupled electron-nuclear dynamics in diatomic molecules driven by intense laser pulses
我们提出了一种含时多组态自洽场（TD-MCSCF）方法[R. Anzaki等人，Phys. Chem. Chem. Phys. 19，22008（2017）]，并对强激光场下双原子分子中的耦合电子-核动力学进行了全构型相互作用展开。在该方法中，总波函数被表示为由含时电子Slater行列式和含时正交核基函数构造的不同组态的叠加。原子核和电子的原始基函数是严格相互独立的，不需要用到玻恩-奥本海默近似。我们的实现处理电子运动在其全维曲线坐标，而核波函数传播的一维拉伸坐标与旋转核运动忽略。我们应用目前的实施高谐波产生和氢分子的解离电离，并讨论了电子核相关的作用。
2021-10-07 physics.atom-ph
Ultra-high vacuum pressure measurement using cold atoms
在本工作中，我们通过测量原子芯片上Rb原子磁光阱（MOT）中的碰撞损失率来测量超高真空（UHV）室中的背景气压。通过测量低Rb气压区的MOT损失率，估算了背景中非Rb气体的损失率。这些结果对研制基于冷原子的超高真空压力标准具有参考价值。
2023-02-28 physics.atom-ph
A high-flux, adjustable, compact cold-atom source
磁光阱（MOT）广泛应用于原子的激光冷却。我们已经开发出一种基于金字塔MOT的高通量紧凑型冷原子源，具有独特的可调孔径，非常适合便携式量子技术设备，包括天基实验。可调节性使得能够调查以前未探索的孔径大小对原子通量的影响，并且孔径大小的优化使我们能够证明比使用金字塔，LVIS，3D-MOT或光栅MOT的任何报道的冷原子源更高的通量。我们获得了2.0（1）× 10^10原子/秒的87-Rb的平均速度为32（1）m/s，FWHM为27.6（9）m/s和发散角为58（3）mrad。将总光功率减半至195 mW仅导致通量减少26%，平均速度减少33%。已经确定了根据需要进一步降低速度的方法。低功耗和小尺寸使这种设计适用于广泛的冷原子技术。
2021-01-30 physics.atom-ph
Sub-cycle dynamics of electron-hole pairs and high-harmonic generation in bulk diamond subjected to intense femtosecond laser pulse
计算了光子能量为1.55 eV，脉宽为15 fs，峰值场强为$F=$ 0.4 V/cm ~ 2的近红外强激光脉冲在金刚石中的光激发和高次谐波产生.取决于激光偏振方向，脉冲照射在晶体动量空间的局部区域中产生电子-空穴对和瞬态密度波动。因此，在驱动脉冲的每个半周期期间，产生具有交替相位的能量带间和带内谐波。相应的带间和带内电流与激光脉冲有一定的相位关系，反映了价带和导带之间布居数相干叠加的建立以及载流子在各自带内的加速运动。
2018-10-02 physics.atom-ph
A Sideband-Enhanced Cold Atomic Source For Optical Clocks
我们演示了增强和优化的冷锶原子束从二维磁光阱（2D-MOT）横向加载从准直原子束通过添加边带频率的冷却激光。对冷却束和边带束的参数进行了扫描，以获得最大的原子束流，并与蒙特卡罗模拟进行了比较。对于给定的200 mW的总功率，我们获得了比传统的单频2D-MOT大2.3倍，亮4倍的原子通量。我们表明，边带增强的2D-MOT可以达到空间要求的塞曼慢系统的加载速率性能，同时它可以克服由于热光束碰撞和热黑体辐射移位的系统效应，使其适用于可移动和精确的光晶格时钟。最后，我们数值研究了边带增强的2D-MOT到其他碱土物种的可能扩展。
2019-09-12 physics.atom-ph
Measurements on release-recapture of cold Rb-85 atoms using an optical nanofibre in a magneto-optical trap
利用磁光阱中的光学纳米纤维（ONF）对激光冷却的Rb-85原子进行了释放-再捕获温度测量。研究了改变冷却激光光移参数对冷原子温度和阱的弹性常数的影响。通过改变冷原子数密度附近的ONF，多重散射制度的发病观察，而不需要估计的原子云的大小。此外，这种灵敏的ONF辅助释放-再捕获技术能够容易地检测MOT中冷却激光束的任何光学失准。
2013-08-01 physics.atom-ph
Production of NaCa$^+$ molecular ions in the ground state from cold atom-ion mixtures by photoassociation via an intermediate state
从理论上分析了Ca（$^1$ S）Na $^+$（$^1$ S）分子离子通过中间态形成的光学途径.的形成方案是基于从头计算势能曲线和过渡偶极矩计算使用量子化学的有效核势的方法。在所提出的方法中，从冷捕获的Ca $^+$离子的混合物浸入到Na原子的超冷气体中开始，（NaCa）$^+$分子离子在激发的E $^{1}Σ^+$电子态中光缔合，并允许自发地衰减到电子基态或中间态，从该中间态，人口通过额外的光激发转移到基态。通过分析所有可能的途径，我们发现，一个双光子方案的效率，通过B $^{1}Σ^+$或C $^{1}Σ^+$势，是足以产生显着数量的基态（NaCa）$^+$分子离子。一个单一的步骤的过程导致在较低的形成率，这将需要一个高密度的样品或非常强烈的光缔合激光是可行的。
2016-06-09 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
High flux cold Rubidium atomic beam for strongly coupled Cavity QED
本文提出了一种能够产生高通量冷铷原子连续束的装置，用于强耦合区的腔QED实验。在干膜涂覆的蒸气室中通过铷吸气剂加载的2个$D^+$ MOT以1.5 × $10^{10}$原子/秒的速率进料次级移动糖蜜MOT（MM-MOT）。MM-MOT提供了一种速度可调的连续光束。然后将该光束引导通过280 $μ$ m腔的腰部，导致拉比分裂大于+/-10 MHz。在腔模式中存在足够数量的原子也使得能够在垂直于输入的偏振中分裂。腔处于强耦合状态，参数（g，$κ$，$γ$）/2 $π$等于（7，3，6）/ 2 $π$ MHz。
2012-08-01 physics.atom-ph physics.optics
Fast loading of a cold mixture of Sodium and Potassium atoms from compact and versatile cold atomic beam sources
本研究设计并表征了用于$^{23}$Na和$^{39}$K原子的2D$^+$MOT冷原子源，结合光诱导原子解吸技术大幅提升俘获率，实现了大原子数双物种冷混合物的高效加载，可支撑超冷量子混合物的量子模拟研究。
2023-08-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
A compact high-flux cold atom beam source
报道了一种高效、紧凑的基于逆反射二维磁光阱（2D MOT）的高通量铯原子束源。我们通过在超高真空中将二维MOT准直器倾斜到一个单独的三维磁光阱（3D MOT）来实现一个有效的推动场分量。该技术显著地将3D MOT加载速率提高到大于$8 \times 10^9$原子/秒，对于源仅使用20 mW的总激光功率。当在饱和以下操作时，我们实现了$6.2 \times 10^{11}$ atoms/s/W的最大效率。
2011-07-27 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Cold Atom Space Clock with Counter-Propagating Atoms
讨论了在微重力条件下利用反向传播冷原子实现空间冷原子钟的可行性。空间钟的设计是基于原子束钟与拉姆齐腔，除了磁光阱（MOT）放置在每一侧。冷原子同时从时钟两侧的MOT发射，并以相反的方向相互移动。发射原子的速度被精确地控制到Ramsauer-Townsend共振，从而不会发生额外的碰撞频移。这种结构可以有效地消除腔相移引起的频移，提高信噪比。
2009-02-18 physics.atom-ph physics.ins-det
Experimental measurement of efficiency and transport coherence of a cold atom Brownian motor in optical lattices
许多不同的系统都利用将噪声矫正成定向运动或有用能量的方法。能量来源的特殊性质和这种布朗马达系统之间的概念差异使得性能的表征远非简单。在这项工作中，布朗马达由原子与耗散光晶格相互作用组成，我们采用现有的理论和实验测量的效率和运输的相干性。我们实现了高达0.3%的效率和0.01的Péclet数。
2011-01-25 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph physics.bio-ph
Generation of a cold pulsed beam of Rb atoms by transfer from a 3D magneto-optic trap
我们演示了一种通过转移被困在三维磁光阱（MOT）中的原子云来产生冷脉冲原子束的技术。通过加热Rb原子的吸气剂源来加载MOT。我们表明，这是有利的转移与两个光束（与它们之间的一个小角度）相比，一个单一的光束，因为原子停止相互作用的光束在两束技术，这导致在高斯速度分布。通过在转移束打开之前关闭MOT磁场，原子在光学糖蜜中进一步冷却。
2016-08-01 physics.atom-ph physics.optics
Optical non-reciprocity of cold atom Bragg mirrors in motion
互易性是光传输的基础，并且是在相当复杂系统中也成立的概念。然而，即使在线性、各向同性和无源介质中，也可以通过使材料结构运动来关闭互易性。在高度色散的多层膜中，这导致脉冲传输中相当大的前后不对称性。此外，在多级系统中，这种传输现象可以全光学增强。例如，对于由三能级冷铷87原子制成的原子多层结构，在每秒米的原子速度范围内已经可以获得大约95%的前后透射对比度。我们说明的方案可能会开辟以前无法访问的光学隔离的途径。
2013-05-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Observation of a non-equilibrium steady state of cold atoms in a moving optical lattice
利用原子共振荧光光谱研究了运动光晶格中原子的非平衡动力学。在相位稳定的磁光阱（MOT）中产生三维光晶格，并通过在反向传播的阱激光器之间引入失谐来使晶格移动。然后在运动的光晶格和周围的MOT的混合体中建立了原子的非平衡稳态。一部分原子在运动的光晶格中局域和输运，另一部分原子在MOT中作为冷气体被捕获而不局域在晶格中。这些运动状态共存，它们之间的连续过渡。随着晶格速度的增加，由于在晶格势的局部最小值处存在束缚态，非定域态的布居以逐步的方式增加。为了解释实验结果，引入了一个确定性的速率方程模型来描述这些运动态中的原子布居。然后，模型计算很好地再现了实验观察的关键特征，证实了冷原子系统中存在NESS。
2017-12-13 physics.atom-ph quant-ph
Quasi-relativistic behavior of cold atoms in light fields
研究了三束激光对三脚架形内能能级冷原子质心运动的影响。我们发现，类似于石墨烯中的电子，原子的运动可以等效于超相对论性双组分狄拉克费米子的动力学。我们提出并分析了一个观测这种准相对论性超冷原子运动的实验装置。我们证明，原子可以经历负折射和Veselago型透镜聚焦。我们还展示了如何手征性质的原子运动表现为强烈依赖于质量的质心运动的方向的原子内态人口的振荡本身。对于某些方向，原子保持在其初始状态，而对于其他方向，粒子数在一对内部状态之间进行振荡。
2008-02-12 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Buffer-gas cooling, high-resolution spectroscopy and optical cycling of barium monofluoride molecules
我们展示了缓冲气体冷却，高分辨率光谱和循环荧光冷氟化钡（BaF）分子。我们的源产生一个强烈的和内部冷的分子束包含不同的BaF同位素，平均向前速度为190米/秒。对于138 BaF的良好准直光束，我们在我们的下游检测区域中的X2 Sigma，N=1状态中观察到超过1 e10分子/sr/脉冲的通量。研究中间A 'Delta状态的吸收线强度，我们推断出790 ± 346 ns的寿命，明显长于先前估计的寿命。最后，高对角的Franck-Condon因子和暗态的磁再混合使我们能够在138 BaF中实现准循环跃迁，这适合于将来对这种重双原子分子的激光冷却。
2020-01-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
A pyramid MOT with integrated optical cavities as a cold atom platform for an optical lattice clock
我们实现了一个两阶段，六角金字塔磁光阱（MOT）锶，并证明加载冷原子到腔增强的一维和二维光晶格陷阱，所有在一个紧凑的组装在真空中的光学。我们表明，该设备是适合于高性能的量子技术，特别是专注于其预期的应用作为锶光晶格时钟。我们准备$2\times 10^4$自旋极化原子的$^{87}$锶在光晶格内500毫秒，我们观察到的真空有限寿命的原子在晶格中的27秒，我们测量的背景直流电场12 Vm $^{-1}$从杂散电荷，对应于一个分数频率偏移的$(-1.2\times 0.8)\times 10^{-18}$锶时钟过渡。当与黑体辐射环境的仔细管理相结合使用时，该设备显示出作为实现具有$10^{-18}$级别的系统不确定性的紧凑、稳健、可运输的光晶格时钟的平台的潜力。
2019-07-31 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Jet-Loaded Cold Atomic Beam Source for Strontium
我们报告的设计和表征的冷原子源的锶（Sr）的基础上的二维磁光阱（MOT），是直接加载从原子射流的分配器。我们通过测量三维MOT的加载率来表征源的原子通量。我们发现加载速率高达每秒$10^{8}$原子。该装置结构紧凑，易于构造，并且具有低功耗。它解决了降低Sr冷束源复杂性的长期挑战，这与基于超冷Sr的光学原子钟和量子模拟和计算设备相关。
2023-02-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Matter-wave chaos with a cold atom in a standing-wave laser field
将冷原子在驻波场中的相干运动解释为在两个光学势场中的传播。结果表明，波包动力学可以是规则的或混乱的过渡后，这些潜在的通过场节点。德布罗意波混沌的表现在动量和位置概率的行为和维格纳函数。这些转变的概率取决于平方失谐的多普勒频移的比率，并在该范围内的经典运动被证明是混沌的参数是大的。
2012-01-01 nlin.CD physics.atom-ph quant-ph
