[发明专利]一种激光冷却与俘获的磁光阱方法及装置

权利要求书

1.一种激光冷却与俘获的磁光阱方法，其特征在于，采用两种不同波长的冷却激光以及反抽运激光，结合反向亥姆霍兹线圈组成磁光阱，待冷却与俘获的原子为碱金属原子；第一冷却激光工作于适合于原子长寿命存储的波段，对应于碱金属原子基态到中间激发态的跃迁；第二冷却激光工作于适合于光纤远距离传输的光学通讯波段，并且对应于碱金属原子中间激发态到更高激发态的跃迁；反抽运激光工作于适合于碱金属原子长寿命存储的波段，对应于碱金属原子基态到中间激发态的跃迁；在以反向亥姆霍兹线圈几何对称中心为原点，轴对称线为z轴所确定的三维坐标内，冷却激光均沿着三个坐标轴传输：第一条轴上，两束第一冷却激光以相向重叠方式汇聚于原点，第二条轴上，两束第一冷却激光以相向重叠方式汇聚于原点，第三条轴上，若干束第一、第二冷却激光以对射组合方式汇聚于原点，所述对射组合方式为一个方向为一束第二冷却激光或者为一束第一冷却激光和一束第二冷却激光重合，另一方向为第一冷却激光或者为第二冷却激光或者为一束第一冷却激光和一束第二冷却激光重合；三条轴分别对应于x、y、z的任意次序的组合；两束反抽运激光沿着三维空间任意角度以相向重叠方式汇聚于原点；反向亥姆霍兹线圈产生四极磁场，磁场零点位于坐标原点，x方向、y方向的磁场梯度大小相等，z方向的磁场梯度大小是x方向的两倍；所述反向亥姆霍兹线圈之间设有内充碱金属原子的真空气室；原子荧光信号的探测由CCD黑白相机（43）、数据采集卡（44）和计算机（45）完成。

2.如权利要求1所述的一种激光冷却与俘获的磁光阱方法，其特征在于，第一冷却激光的波长+第二冷却激光的波长与原子阶梯型跃迁能级有如下组合：（a）795nm+1324nm对应⁸⁷Rb或⁸⁵Rb原子5S_1/2–5P_1/2–6S_1/2；（b）780nm+1367nm对应⁸⁷Rb或⁸⁵Rb原子5S_1/2–5P_3/2–6S_1/2；（c）795nm+1476nm对应⁸⁷Rb或⁸⁵Rb原子5S_1/2-5P_1/2–4D_3/2；（d）780nm+1529nm对应⁸⁷Rb或⁸⁵Rb原子5S_1/2-5P_3/2–4D_3/2(5/2)；（e）895nm+1359nm对应¹³³Cs原子6S_1/2–6P_1/2–7S_1/2；（f）852nm+1470nm对应¹³³Cs原子6S_1/2–6P_3/2–7S_1/2；（g）590nm+1138nm对应Na原子3S_1/2–3P_1/2–4S_1/2；（h）589nm+1141nm对应Na原子3S_1/2–3P_1/2–4S_1/2；（i）770nm+1244nm对应Na原子4S_1/2–4P_1/2–5S_1/2；（j）767nm+1253nm对应K原子4S_1/2–4P_3/2–5S_1/2；（k）770nm+1169nm对应K原子4S_1/2–4P_1/2–3D_3/2；（l）767nm+1177nm对应K原子4S_1/2–4P_3/2–3D_3/2(5/2)。

3.如权利要求1或2所述的一种激光冷却与俘获的磁光阱方法，其特征在于，x轴上，两束第一冷却激光以相向重叠方式汇聚于原点，y轴上，两束第一冷却激光以相向重叠方式汇聚于原点，z轴上，若干束第一、第二冷却激光以对射组合方式汇聚于原点，其组合方式如下：（a）(L2)+(L2)；（b）(L1L2)+(L2)；（c）(L1L2)+(L1L2)；（d）(L1)+(L1L2)；（e）(L1)+(L2)；L1表示第一冷却激光，L2表示第二冷却激光。