Superradiance-assisted two-color Doppler cooling of molecules
针对现有激光冷却技术适用分子种类少的问题，提出一种基于振动态跃迁、利用超辐射加速双光子跃迁的通用分子冷却方案，模拟显示其冷却温度可媲美现有中性原子和离子的二能级冷却方案。
2024-10-29 physics.atom-ph
Sub-Doppler Cooling of Neutral Atoms in a Grating Magneto-Optical Trap
光栅磁光阱（GMOT）只需要一个光束和三个平面衍射光栅就可以在衍射光栅平面上方形成冷原子云。尽管复杂的偏振安排，我们证明了亚多普勒冷却的87 Rb原子的温度为7.6（0.6）uK通过一个多阶段，远失谐GMOT结合光学糖蜜。对于这种几何形状，将电场分解成偏振分量不会产生到标准亚多普勒激光冷却配置上的映射。通过数值模拟，我们发现GMOT光场的偏振成分，包括sigma-和pi-偏振光，确实会产生亚多普勒温度。
2013-09-19 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
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
Continuous-wave Doppler-cooling of hydrogen atoms with two-photon transitions
提出并分析了利用1 S-2S跃迁对氢原子进行双光子连续波多普勒冷却的可能性。2S能级的“淬灭”（通过与2 P态耦合）用于增加循环频率，并控制平衡温度。由于多普勒自由双光子跃迁的加热效应的理论和数值研究证据的温度增加了两个因素。平衡温度随着激发态的有效宽度（取决于猝灭）而降低，因此可以调节到接近反冲温度的值。
2000-10-07 physics.atom-ph
Two-tone Doppler cooling of radial two-dimensional crystals in a radiofrequency ion trap
研究了射频阱中钡离子径向二维库仑晶体的多普勒冷却。径向2D晶体中的离子经历幅度随离陷阱中心的距离线性增加的微动，导致每个离子的静止帧中的激光的位置依赖性频率调制。我们使用两个音调的多普勒冷却激光分离约100 MHz，有效地冷却不同区域的晶体与不同幅度的微动。这种技术使我们能够捕获和冷却超过50个离子，这些离子分布在径向二维晶体中的4个壳层中，而使用单频多普勒冷却光，我们仅限于3个壳层中的30个离子。我们还单独表征晶体内所有离子的微动，并使用这些信息来定位陷阱的中心，并确定马蒂厄参数$q_{x}$和$q_{y}$。
2022-01-27 physics.atom-ph
Doppler cooling with coherent trains of laser pulses and tunable "velocity comb"
本文研究了相干训练非重叠短脉冲激光对二能级原子系综进行减速和多普勒冷却的可能性。我们开发了一个简单的分析模型，由所产生的频率梳状场驱动的二能级系统的动力学。我们发现，有效的散射力模仿潜在的频率梳结构。力的图案强烈地依赖于原子寿命与重复时间和脉冲面积的比率。例如，在短寿命的极限中，光学力的频率峰值被洗掉。我们表明，激光冷却与脉冲序列的结果在“速度梳”，在速度空间中的一系列窄峰。
2011-07-03 physics.atom-ph
Doppler cooling and trapping on forbidden transitions
通过将多普勒冷却扩展到禁戒跃迁，已经实现了温度接近反冲极限的超冷原子。通过在自旋禁戒互组合跃迁上操作磁光阱，^40Ca原子云被冷却并捕获到低至6 μK的温度。淬灭长寿命的激发态与一个额外的激光增强了散射率的15倍，而速度的高选择性被保存。用这种方法，超过10%的预冷原子从标准磁光阱已转移到超冷阱。冷却过程的蒙特卡罗模拟与实验结果吻合较好。
2001-05-21 physics.atom-ph
See-saw protocol for Doppler cooling of multilevel systems with coherent pulse trains
研究了用相干训练的超短激光脉冲对多能级原子和分子系综进行减速和冷却。在频域中，这样的序列形成频率梳。提出了一种新的多能级原子和分子多普勒冷却的跷跷板方案。在该方案中，频率梳的齿周期性地移动进入和离开与所允许的跃迁的谐振。在实践中，可以通过在预定义值之间切换载波包络相位偏移来执行跷跷板冷却。我们研究了最简单的原型三电平$Λ$系统的跷跷板方案的性能，并证明了它的优势。对于这些系统，我们展示了一个程序，用于确定最佳的训练参数，和跷跷板开关周期。我们还通过数值模拟速度分布的时间演化来说明该协议的性能。
2012-06-11 physics.atom-ph
Magneto-Optical Trapping and Sub-Doppler Cooling of a Polyatomic Molecule
本文报道了一种多原子分子氢氧化钙的磁光俘获效应。MOT含有峰值密度为$3.0(8)\times10^{6}$ cm $^{-3}$的$2.0(5)\times 10^4$ CaOH分子。CaOH分子在光学糖蜜中进一步亚多普勒激光冷却至110（4）$μ$ K的温度。这里实现的温度和密度使CaOH成为各种量子科学应用的可行候选者，包括创建CaOH分子的光镊阵列。这项工作也表明，激光冷却和磁光捕获许多其他多原子物种将是可行的和实用的。
2021-12-15 physics.atom-ph
Isotropic Light vs Six-Beam Molasses for Doppler Cooling of Atoms From Background Vapor - Theoretical Comparison
我们提出了一个3D的理论比较辐射压力之间的作用力施加在一个原子上的各向同性的光冷却计划和六束糖蜜。我们证明，在背景蒸气的情况下，所有的空间方向的原子运动必须被考虑，平均冷却速率是相等的，在这两种配置。然而，我们也指出了两种冷却技术的主要区别：与原子运动正交的力分量。如果这个横向力在各向同性光的情况下总是零，它可以超过辐射压力的纵向分量在六束糖蜜配置高原子速度，从而减少速度捕获范围。
2017-05-26 physics.atom-ph
Doppler cooling of gallium atoms: 2. Simulation in complex multilevel systems
本文导出了控制多色光与多能级系统相互作用所产生相干性的林德布拉德方程的一般数值解法。本文导出了一种寻找守恒项和耗散项的系统方法，并应用于镓的激光冷却。提出了一种改进的数值方法来求解与时间相关的主方程，并给出了瞬态冷却过程的结果。该方法比标准方法显着更稳健、高效和准确，可应用于广泛的原子和分子系统。本文研究了镓同位素66Ga的辐射压力和动态暗态的形成。
2010-06-03 physics.atom-ph
Sub-Doppler laser cooling and optical transport of cesium with static magnetic fields
Infleqtion（英飞克提恩）
本研究通过静态磁场配置实现了铯原子的亚多普勒激光冷却与光学输运，无需动态磁场，实现了低温冷却和长距离输运，为传感和量子计算提供了新途径。
2026-04-10 physics.atom-ph
Doppler cooling of buffer-gas-cooled Barium monofluoride molecules
我们演示了一维多普勒冷却的缓冲气体冷却的氟化钡（BaF）分子的光束。详细测量了冷却效率与激光失谐量、偏置场和激光强度的关系。我们用蒙特卡罗方法对实验进行了数值模拟，发现理论预测与实验数据相吻合。这一结果代表了进一步冷却和捕获BaF分子的关键一步。
2022-01-13 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Sub-Doppler Cooling and Compressed Trapping of YO Molecules at $μ$K Temperatures
复杂的分子结构需要通过扩展其一般原理和实践来定制激光冷却的解决方案。一氧化钇（YO）具有独特的分子内相互作用。费米接触相互作用在自旋-旋转耦合中占主导地位，导致两个密集态的流形，其中一个具有可以忽略的Landé g因子。这种独特的能级结构有利于双频直流磁光捕获（MOT）和灰色糖蜜冷却（GMC）。我们报告异常强大的冷却YO在4 $μ$ K在很宽的范围内的激光强度，失谐（一个和两个光子），和磁场。磁不敏感性使得能够通过在四极磁场的连续操作下交替GMC和MOT来对分子云进行空间压缩。这些技术的组合产生激光冷却的分子样品在自由空间中具有最高的相空间密度。
2020-01-31 physics.atom-ph
Doppler cooling thermometry of a multi-level ion in the presence of micromotion
我们研究了多普勒冷却过程中，一个初始热的、多能级的、单原子离子被囚禁在射频Paul阱中的随时间变化的荧光。我们已经开发了一个分析模型，描述了多普勒冷却过程中的荧光动力学，用于提取离子的初始能量。以前的多普勒冷却测温模型仅限于二能级原子，且忽略了陷阱振荡电场的影响，而我们的模型适用于多能级原子，并考虑了原子微运动对冷却动力学的影响.这种测温法适用于任何初始能量分布。我们实验测试我们的模型与离子准备在一个连贯的，热和Tsallis能量分布。
2017-05-01 physics.atom-ph quant-ph
Sub-Doppler laser cooling and magnetic trapping of erbium
我们研究磁光和磁陷铒的冷却机制。我们发现有效的子多普勒冷却在我们的陷阱，它可以坚持即使在大磁场由于近简并的两个朗德g因子。此外，一个连续加载的磁阱证明，我们观察到的温度低于25微开尔文。这些有利的冷却和俘获特性为稀土原子物理学提供了许多科学可能性，包括窄线宽激光冷却和光谱学，独特的碰撞研究，以及具有长程磁偶极耦合的简并玻色子和费米子气体。
2008-02-06 physics.atom-ph quant-ph
First principle simulation of ultra-cold ion crystals in a Penning trap with Doppler cooling and a rotating wall potential
本文对旋转壁潘宁阱中多离子相互作用进行了直接数值模拟。离子动力学模型的经典。轴向和平面多普勒激光冷却模型使用随机动量脉冲的基础上两个层次的原子散射率。被模拟的等离子体是由100个离子组成的超冷二维晶体。我们比较多普勒冷却的结果直接到以前的线性本征模分析。在频率和模式结构的协议。此外，当应用多普勒激光冷却时，激光冷却的稳态等离子体轴向温度符合多普勒冷却极限。使用这里描述和基准的方法的数值模拟将提供对大型捕获离子晶体的动力学的见解，提高它们作为量子模拟和传感平台的性能。
2019-03-25 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Anisotropic sub-Doppler laser cooling in dysprosium magneto-optical traps
Er和Dy的磁光阱（MOT）由于其激发态和基态Lande g因子的近简并性而表现出布居范围的亚多普勒冷却。我们在这里讨论一个额外的，不寻常的内MOT亚多普勒冷却机制，出现时，总Dy MOT冷却激光强度和磁四极梯度增加超过临界值。具体而言，各向异性子多普勒冷却的核心出现，和他们的方向相对于四极轴翻转在一个临界比率的MOT激光强度沿四极轴与对称平面。这种现象可以追溯到零速度的冷却力沿原子极化方向的四极场的速度选择性共振的损失。我们目前的数据表征这种各向异性的激光冷却现象，并讨论了其起源的基础上非常大的Dy磁矩和Dy的近简并g因子的定性模型。
2010-10-14 physics.atom-ph quant-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
Sub-Doppler cooling of bosonic strontium in a two-color MOT
Physikalisches Institut, Eberhard Karls Universität Tübingen（蒂宾根大学物理研究所）
研究通过双色磁光囚禁实现玻色子锶的亚多普勒冷却，观察到双模动量分布，冷部分温度达105μK，并通过模拟解释数据，测量过渡频率提升文献值。
2025-07-23 physics.atom-ph
Sub-Doppler laser cooling of potassium atoms
针对小超精细分裂的玻色钾同位素难以降至多普勒温度以下的问题，结合暗光学粘团方案与激光参数绝热斜坡调控，在小失谐下实现亚多普勒冷却，测得两种同位素高密度样品的低温分别为25(3)μK和47(5)μK，成果可推广至其他原子系统。
2011-07-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Sub-Doppler laser cooling of fermionic 40K atoms in three-dimensional gray optical molasses
我们证明了D_1原子跃迁在40 K的亚多普勒冷却。使用灰色糖蜜方案，我们在8 ms内有效地将6.5 × 10^8个原子的压缩云从~ 4 \mK冷却到20 μ K。在四极磁阱中转移后，我们测量到~10^-5的相空间密度。该技术为快速蒸发费米40 K提供了一条有前途的途径。
2012-10-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Three-dimensional laser cooling at the Doppler limit
二能级原子多普勒冷却理论的许多预言从未在三维几何中得到验证，包括著名的最低可达温度$\hbar Γ/2 k_B$，其中$Γ$是跃迁线宽。在这里，我们表明，尽管它们的简并能级结构，我们可以使用氦-4原子来实现这些预测可以得到验证的情况。我们进行测量的原子温度，磁光陷阱的大小，和光学糖蜜的激光束的功率不平衡的灵敏度，发现非常符合多普勒理论。我们表明，氦的特殊性质，特别是它的小质量和窄过渡线宽，防止有效的亚多普勒冷却与红失谐光学糖蜜。
2014-09-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Engineering the sub-Doppler force in molecular magneto-optical traps
针对超冷分子双频磁光阱的亚多普勒加热问题，理论上证明可工程化该效应实现冷却，通过CaF分子的光学Bloch方程与三维Monte Carlo模拟验证了冷却效果并估算了温度与密度。
2022-03-15 physics.atom-ph
Sub-Doppler cooling of trapped ions using optical tweezers
University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；QuSoft
提出一种利用中空光镊与微波驱动实现囚禁离子晶体亚多普勒冷却的方案，通过西西弗斯冷却机制，对多达三个离子实现快速冷却，可作为多普勒冷却与基态冷却的中间步骤。
2026-09-24 physics.atom-ph quant-ph
Efficient Three-Dimensional Sub-Doppler Cooling of $^{40}$Ca$^+$ in a Penning Trap
Georgia Tech Research Institute（佐治亚理工学院研究院）
通过参数驱动和双光子暗共振实现 $^{40}$Ca$^+$ 离子在Penning陷阱中的三维子德普勒冷却，显著降低轴向模式占据数。
2026-02-03 physics.atom-ph quant-ph
Heating and cooling of electrons in an ultracold neutral plasma using Rydberg atoms
通过在超冷中性等离子体中嵌入里德伯原子，实验证明了电子在超冷中性等离子体中的加热和冷却。我们已经确定了初始电子温度$T_{e,i}$和在加热和冷却行为之间的交叉处添加的里德伯原子的结合能$E_b$（即，原子的结合能，当它们被添加到等离子体中时，既不加速也不减慢等离子体膨胀）之间的关系。具体地说，这个条件是$|E_b| \approx 2.7 \times k_B T_{e,i}$的诊断时，使用的是里德伯原子对等离子体渐近膨胀速度的影响。此外，我们已经获得了实验估计的量的加热或冷却时发生的里德伯结合能不满足交叉条件。交叉条件的实验结果以及远离交叉的加热或冷却程度与从里德伯原子和等离子体之间相互作用的数值模拟获得的预测一致。我们还开发了一个简单直观的图片如何影响的里德伯原子的等离子体支持的概念的“瓶颈”的里德伯态分布的原子在平衡与共存的等离子体。
2018-10-24 physics.atom-ph
Dark-resonance Doppler cooling and high fluorescence in trapped Ca-43 ions at intermediate magnetic field
我们展示了简单而强大的方法，多普勒冷却和获得高荧光捕获的43 Ca+离子在磁场为146高斯。该场可以在离子的基态超精细结构内实现与磁场无关的“原子钟”量子比特跃迁，但也会导致与多普勒冷却相关的64个状态的复杂内部结构分布在原子跃迁线宽的许多倍上。使用随时间变化的光学布洛赫方程模拟的系统，我们开发了一个简单的计划，多普勒冷却的离子上的双光子暗共振，这是强大的激光强度，失谐和偏振的典型实验变化。我们实验证明冷却到0.3 mK的温度，略低于相应的两级系统的多普勒极限，然后使用拉曼边带激光冷却进一步冷却到离子的径向运动模式的基态。这些方法将使两个量子比特与这种离子纠缠，这是迄今为止开发的最有前途的量子比特之一。
2015-10-30 physics.atom-ph quant-ph
Fluorescence detection of single lithium atoms in an optical lattice using Doppler-cooling beams
我们演示了在一维光晶格中的$^7$ Li原子的单原子精度的原位荧光检测。即使被照射的锂原子倾向于沸腾，当晶格很深时，没有额外冷却的糖蜜束保留了原子，同时产生足够的荧光光子用于检测。当势阱在波腹处的深度为2.4 mK时，原子保持被捕获30 s，同时以$1.7 \times 10^5$ s $^{-1}$的速率散射探测光子。我们提出了一个简单的模型，它描述了原子的寿命对阱深的依赖关系。当捕获原子的数量减少时，在积分荧光中观察到明显的阶梯式变化，表明检测到单个原子。由于数值孔径小，光子收集效率仅为1.3%，在300 ms内确定原子的存在或不存在，误差小于$5 \times 10^{-4}$。
2017-03-21 physics.atom-ph
Sub-Doppler Cavity Cooling Beyond The Lamb-Dicke Limit
我们调查的动力学腔冷却的单离子超出了兰姆-迪克制度，并证明了约50%的多普勒温度的冷却极限，使用高精细腔的第一次。我们还研究了离子腔发射的统计性质，并提出了一个模型，声子态的光子态的映射。利用这个模型，我们解释了在我们的实验中观察到的超泊松光子分布，并提出了一种方法来估计离子温度的实时方式的基础上的统计行为的光子发射从腔。
2013-04-19 physics.atom-ph quant-ph
Sub-Doppler laser cooling of $^{39}$K via the 4S$\to$5P transition
我们证明了亚多普勒激光冷却的$ ^{39} $ K通过404.8 nm处的4S $_{1/2} \rightarrow $ 5 P $ _{1/2} $跃迁使用简并拉曼边带冷却。通过使用与磁场和光泵浦束相结合的光学晶格，我们获得了高达$5.6 \times 10^{7}$原子的自旋极化样品，其冷却到4 $μ$ K的亚多普勒温度，达到$3.9 \times 10^{9}$原子/cm $ ^{3} $的峰值密度，大于$ 10^{-5} $的相空间密度，以及晶格中$ \langle ν\rangle=0.6 $的平均振动能级。这项工作开辟了在远失谐光学晶格中利用碱金属原子中的较短波长跃迁实现单站点成像方案的可能性，从而允许提高空间分辨率。
2019-03-24 physics.atom-ph quant-ph
Molecules cooled below the Doppler limit
将原子冷却到多普勒极限（多普勒冷却可达到的最低温度）以下的能力，对于量子简并气体、光晶格和原子喷泉等许多应用的大多数实验都是必不可少的。超冷分子有许多新的应用前景，激光冷却已经开始向分子领域扩展。分子磁光阱已被证明，其中分子接近多普勒极限。然而，大多数应用所需的亚多普勒温度尚未达到。在这里，我们使用三维光学糖蜜将分子冷却到50 uK，远低于多普勒极限。这些超冷分子可以被装载到光镊中以捕获任意阵列用于量子模拟，被发射到分子喷泉中用于测试基础物理，并用于研究超冷碰撞和超冷化学。
2017-03-02 physics.atom-ph
Quantum interference-enhanced deep sub-Doppler cooling of 39 K atoms in gray molasses
我们报告了增强的亚多普勒冷却的玻色子原子的$^{39}$ K促进形成暗态调谐的拉曼共振在$Λ-$配置附近的D1过渡。约12 $μ$ K的温度是在两个阶段的D2-D1糖蜜，并跨越一个非常大的参数区域，其中量子干涉持续稳健。我们还提出了增强辐射加热的结果与亚自然线宽（0.07 $Γ$）和签名Fano的相干驱动三能级原子系统的档案。用连分式方法求解了双色光场中三能级原子的光学Bloch方程，指出冷却只发生在小速度级的原子上，强调了D2糖蜜阶段预冷的必要性。
2013-09-04 physics.atom-ph quant-ph
Sub-Doppler cooling of sodium atoms in gray molasses
我们报告的实现亚多普勒激光冷却钠原子在灰色糖蜜使用的D1光学跃迁（$3s\, ^2S_{1/2} \rightarrow 3p\, ^2P_{1/2}$）在589.8 nm。该技术适用于样品含有$3\times10^9$原子，预先冷却到350 $μ$ K的磁光阱，它导致温度低至9 $μ$ K和相位空间密度的范围内的$10^{-4}$。灰色糖蜜的捕获效率大于2/3，并且我们观察到对于高达$10^{11}$ cm $^{-3}$的密度没有密度依赖性加热。
2016-02-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Far-from-equilibrium noise heating and laser cooling dynamics in radio-frequency Paul traps
研究了周期性驱动势场中粒子的随机动力学。对于陷在射频保罗阱中的原子离子，噪声加热和激光冷却的作用通常比未受扰动的运动慢。这些随机过程可以用作用变量上定义的概率分布来解释，否则它将在哈密顿相空间的规则区域内守恒。本文提出了一种适用于从低振幅运动到大振幅运动的低饱和激光冷却的半经典理论，它充分考虑了含时和非谐势阱。我们采用我们的方法来详细研究一个单一的离子的随机动力学，得出一般性的结论，激光冷却囚禁离子的非平衡动力学。我们预测了一种非谐运动的状态，其中激光冷却变得扩散（即，冷却离子的可能性与加热离子的可能性相同），并且也可以转变为有效加热。这意味着，尽管被激光冷却，但高能离子很容易从陷阱中丢失;然而，我们发现，这种损失可以使用比多普勒失谐大得多的激光失谐来抵消。
2019-05-16 physics.atom-ph
Λ-enhanced Sub-Doppler Cooling of Lithium Atoms in D1 Gray Molasses
根据最近在（Fernandes et al. 2012）中证明的40 K D1线上的双色亚多普勒冷却方案，我们对7 Li原子引入了类似的技术，并获得了60 uK的温度，同时捕获了前一阶段存在的所有5x10^8原子。我们调查的两个冷却频率之间的失谐的影响，并观察到三倍的温度下降时，拉曼条件得到满足。我们解释这种效果所产生的额外的冷却，由于长寿命的超精细状态之间的凝聚力。通过求解一个简化的Λ型三能级系统的光学布洛赫方程，我们发现在拉曼条件附近存在一个有效的冷却力。转移到四极磁阱中后，我们测得相空间密度约为10^-5。这种激光冷却为锂原子在光或磁阱中的快速蒸发到量子简并提供了一条很有前途的途径。
2013-06-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Two-photon and EIT-assisted Doppler cooling in a three-level cascade system
激光冷却的理论研究采用级联三能级方案，其中激光驱动跃迁的激发态通过第二激光耦合到顶部，更稳定的水平，如碱土金属原子。第二个激光作用修改原子散射截面，并产生低于多普勒冷却下过渡所达到的温度。当由第二激光器引起的多光子过程是相关的时，电磁感应的透明性修改第一激光器的吸收，并且最终温度由第二激光器参数控制。当中间态仅被虚激发时，动力学过程由双光子过程主导，最终温度由顶态的自发衰变率决定。
2007-04-10 physics.atom-ph quant-ph
Fluorescence during Doppler cooling of a single trapped atom
利用半经典方法研究了初始热态单囚禁原子在弱束缚态下多普勒冷却的时间动力学。我们开发了一个分析模型的最简单的情况下，一个单一的振动模式的谐波陷阱，并显示该模型如何使我们能够通过观察冷却过程中的荧光率来估计被困粒子的初始能量。这种温度测量的实验实现提供了一种通过观察在没有冷却的情况下的温度上升来测量原子加热速率的方法。与传统的边带检测方法相比，该方法在技术上相对简单，并且这两种方法是合理的一致。我们还讨论了RF微动的影响，相关的被困原子离子，和冷却动力学上的振动模式之间的耦合的效果。
2007-07-09 physics.atom-ph quant-ph
Simultaneous sub-Doppler laser cooling of fermionic $^6$Li and $^{40}$K on the D$_1$ line: Theory and Experiment
本文报道了利用D $_1$光学跃迁对费米$^6$ Li和$^{40}$ K进行的亚多普勒激光冷却。我们比较实验结果的冷却过程的数值模拟应用半经典蒙特卡罗波函数方法。模拟中考虑了三维光学糖蜜系统和原子间的偶极相互作用以及双色光场驱动的D $_1$跃迁。我们讨论的物理机制在发挥作用，我们确定的重要作用，基态超精细水平之间的相干性和比较D $_1$和D $_2$亚多普勒冷却。在5 ms内，D $_1$糖蜜相同时大大降低了$^6$ Li和$^{40}$ K的温度，最终温度分别为44 $μ$ K和11 $μ$ K。对于这两种物质，这导致相空间密度接近$10^{-4}$。这些条件非常适合于直接加载光学或磁阱，以有效地蒸发冷却到量子简并。
2015-01-31 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Temperature limits in laser cooling of free atoms with three-level cascade transitions
本文采用半经典理论分析研究了自由原子的级联跃迁激光冷却，其中上能级跃迁比下能级跃迁弱得多。这代表了一种替代的冷却方案，特别适用于II族原子。我们发现，温度低于多普勒限制与这些过渡的预期。与两级冷却相比，最低温度是由于阻尼显著增加和扩散减少而产生的。它们是在双光子共振时达到的，在双光子共振时，窄的和部分暗的修饰态之间存在交叉，并且可以简单地通过考虑这些状态之间的光学相干性的衰减率的通常的多普勒极限来估计。
2013-06-04 physics.atom-ph
Laser Cooling of Optically Trapped Molecules
将一氟化钙（CaF）分子装入光偶极阱（ODT）中，随后在阱内进行激光冷却。从磁光捕获开始，我们亚多普勒冷却CaF，然后将$150(30)$ CaF分子加载到ODT中。当亚多普勒冷却光和捕获光同时打开时，获得了五倍的增强负载。对于捕获的分子，我们直接观察到有效的亚多普勒冷却到$60(5)$ $μ\text{K}$的温度。$8(2)\times10^7$ cm $^{-3}$的捕获分子密度比初始亚多普勒冷却样品大一个数量级。750（40）ms的陷阱寿命主要是由背景气体碰撞。
2018-03-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Purcell modified Doppler cooling of quantum emitters inside optical cavities
该研究提出一种基于大腔损耗和Purcell增强的多普勒冷却机制，用于冷却无闭合跃迁的量子发射体，并推广至多粒子集体强耦合情形。
2024-03-07 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Sub-Doppler laser cooling of 23Na in gray molasses on the D2 line
我们报告的有效灰色糖蜜冷却钠原子使用$D_{2}$光学跃迁在589.1 nm。由于激发态3 $^{2}P_{3/2}$中的$|F'=2\rangle$和$|F'=3\rangle$之间约6 $Γ$的超精细分裂，这种原子跃迁对于灰色糖蜜冷却机制是有效的。利用这种冷却技术，$F = 2$地面歧管中的原子样品在3.5 ms内从700 $\upmu$ K冷却到56 $\upmu$ K。该技术为钠原子在$F=2$态的快速冷却提供了一条很有前途的途径。
2018-12-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
The effect of atomic response time in the theory of Doppler cooling of trapped ions
我们描述了一个简单的方法，将一个原子或离子的多普勒冷却到理论的冷却过程的响应时间的问题。被冷却的系统通常不会立即响应其在静止坐标系中经历的变化的激光频率，并且这种“动态效应”会显著影响可达到的温度。这是特别重要的捕获离子时，有一个缓慢的衰变出的冷却循环需要使用的再泵浦束。我们处理了两个和三个内部状态的囚禁离子的情况下，然后将理论应用到$^{40}{\rm Ca}^+$。对于这个离子存在的实验数据表明，离子是冷的条件下，加热预测，如果忽略动态效应。本理论解释了观察到的行为。
2017-06-14 physics.atom-ph quant-ph
Sub-Doppler Laser Cooling using Electromagnetically Induced Transparency
我们提出了一个亚多普勒激光冷却机制，利用电磁感应透明（EIT）现象产生的独特的光谱特征和极端的色散。EIT是具有多个内部量子态的原子在适当频率的激光场照射下所经历的一种相消量子干涉现象。通过将激光从“暗共振”中稍微失谐，我们观察到，在透明窗口内，原子可以受到很强的粘性力，而仅被自发光子散射引起的扩散轻微加热。与其他激光冷却方案（例如偏振梯度冷却或EIT边带冷却）相比，不需要外部磁场或强外部限制势。使用半经典近似，我们推导出解析定量表达式的稳态温度，这是证实了全量子力学数值模拟。我们发现，最低可达到的温度接近单光子反冲能量。除了耗散力外，原子还受到一个定态保守势的作用，这就导致了空间约束的可能性。我们发现，在典型的实验参数下，这种效果是弱的，稳定的捕获是不可能的。
2016-10-10 physics.atom-ph physics.optics
Sub-Doppler laser cooling of 40K with Raman gray molasses on the D2 line
灰色糖蜜是亚多普勒激光冷却原子到低温的有力工具。对于碱性原子，这种技术通常是用冷却激光器实现的，这些激光器与D1或D2线蓝失谐。在这里，我们表明，有效的灰色糖蜜可以实现的D2线的40K与红失谐激光。我们获得了48（2）微开尔文的温度，这使得9.2（3）*10^6个原子能够从磁光阱直接加载到光偶极阱中。我们支持我们的研究结果的一维模型和三维数值模拟的光学布洛赫方程，定性再现实验观察到的冷却效果。
2016-12-14 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Two-temperature momentum distribution in a Thulium magneto-optical trap
第二阶段激光冷却的铥原子在530.7 nm的过渡与350 kHz的自然线宽提供了一个有趣的可能性，研究不同制度的磁光阱（MOT）。冷却过渡的光谱线宽的中间值允许三个不同的制度，这取决于强度和失谐的冷却光束的观察。即，“碗状”的制度时，轻压力与重力竞争，“双结构”的制度与多普勒和偏振梯度（亚多普勒）冷却之间的相互作用，和“对称”的制度时，多普勒冷却占主导地位的亚多普勒冷却和重力。极化梯度冷却表现为两个温度的原子的动量分布，导致在一个双结构的空间MOT的轮廓组成的一个冷的中心部分包围着一个热晕。我们研究了“双结构”制度在不同的饱和参数和比较观察计算的基础上半经典和量子方法。如果适当地考虑MOT磁场，量子处理充分地再现了实验结果。
2017-10-01 physics.atom-ph physics.optics
Ground state sideband cooling of an ion in a room temperature trap with a sub-Hertz heating rate
我们证明了解决边带激光冷却的一个单一的40 Ca+离子在一个宏观的线性射频陷阱与径向对角电极间距为7毫米和射频驱动频率仅为3.7 MHz。对于沿无射频场轴的585 kHz的振荡频率，已经实现了99 ± 1%的基态布居，对应于仅6微开尔文的温度。对于范围在285 - 585 kHz的几个振荡频率，在室温下测量到低于每秒一个运动量子的加热速率。测得的最低加热功率比先前在室温下以及低温冷却阱中报道的低约一个数量级。
2012-05-10 physics.atom-ph quant-ph
Zero-Point cooling and low heating of trapped 111Cd+ ions
本文报道了射频（Paul）阱中~（111）Cd ~+离子的基态激光冷却。被困离子运动的加热速率测量两种不同的捕获几何形状和电极材料，其中没有努力屏蔽原子镉源的电极。测得的低加热速率表明，捕获的111 Cd+离子可能非常适合涉及原子运动的量子控制的实验，包括量子信息科学中的应用。
2004-04-25 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph quant-ph
Sub-Doppler cooling of a trapped ion in a phase-stable polarization gradient
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology（林肯实验室，麻省理工学院）；Clarendon Laboratory, Department of Physics, University of Oxford（克拉伦登实验室，牛津大学物理系）
本文通过相稳定的极化梯度实现了被束缚离子的次多普勒冷却，展示了快速且高效的冷却性能。
2024-11-09 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Laser Scheme for Doppler Cooling of the Hydroxyl Cation (OH$^+$)
本文提出一种针对OH$^+$离子的多普勒冷却激光循环方案，利用电子基态与激发三重态跃迁，无需协同冷却，可制备纯净冷分子离子样品，并表明激光冷却适用分子范围比预期更广。
2023-08-28 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.chem-ph
Sideband cooling of the radial modes of motion of a single ion in a Penning trap
多普勒和边带冷却是长期存在的技术，它们一起用于制备处于运动基态的被捕获原子离子。在本文中，我们研究如何将这些技术可以扩展到冷却的单个离子在潘宁阱的径向运动模式。我们用数值方法研究了在外加振荡电场以共振耦合径向模的情况下有效多普勒冷却的必要实验参数。模拟支持的实验数据为一个单一的$^{40}$钙$^+$离子多普勒冷却到$\sim$ 100声子在两种模式下的磁控管频率为52 kHz和修改后的回旋频率为677 kHz。对于这些频率，我们然后表明，平均声子数$0.35(5)$的修改后的回旋加速器和$1.7(2)$的磁控管运动后，68毫秒的边带冷却。
2019-07-04 physics.atom-ph quant-ph
Doppler cooling of a Coulomb crystal
本文从理论上研究了线性离子阱中二能级原子团的多普勒激光冷却。使用几个连续的平均步骤，我们推导出，从完整的量子力学主方程，一个方程的总机械能的一维晶体，定义在一个粗粒度的能量尺度上的网格尺寸小于线宽的电子跃迁。该方程描述了任意数量的离子和量子机制中的冷却动力学。我们讨论了遍历假设（即相空间分布只是能量的函数）的有效性。从我们的方程中，我们导出了半经典极限（即当机械运动可以经典地处理时）和Lamb-Dicke极限（即当机械波函数的大小远小于激光波长时）。我们找到了一个福克-普朗克方程的总机械能的系统，其解决方案是在协议与以前的分析计算是基于不同的假设和有效的，只有在其特定的制度。最后，在经典极限，我们推导出平均耦合的解析表达式，通过光散射，在不同的能量之间的运动状态。
2001-05-30 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
