[发明专利]一种基于三维拉曼边带冷却的全光学BEC制备方法

权利要求书

1.一种基于三维拉曼边带冷却的全光学BEC制备方法，其特征在于，步骤为：

步骤S1：冷原子团的制备；

步骤S2：偏振梯度冷却；

步骤S3：三维拉曼边带冷却；一团原子通过磁光阱被冷却并制备在超精细基态上；关闭磁光阱的光和磁场，打开光晶格，将每个原子绝热的装载进入各个晶格点中，并根据其初始动量占据一组振动态；引入一个微小的磁场，使得不同磁子能级状态之间产生塞曼分裂，通过泵浦光使得原子团冷却至暗态；

步骤S4：光偶极阱装载；在拉曼边带冷却末端，将偶极光的功率线性增加，当功率达到实验状态时关闭光晶格光，使原子团从光晶格向光阱的绝热装载；

步骤S5：逃逸蒸发冷却；

步骤S6：通过不断降低光阱深度，实现逃逸蒸发冷却过程，最终制备出BEC。

2.根据权利要求1所述的基于三维拉曼边带冷却的全光学BEC制备方法，其特征在于，在步骤S1中，通过X-Y-Z三个方向六束冷却光和回泵光形成磁光阱，囚禁一团原子数约为10⁹的原子团。

3.根据权利要求1所述的基于三维拉曼边带冷却的全光学BEC制备方法，其特征在于，在步骤S2中，在一定时间内，线性降低冷却光的功率，同时增加冷却光的失谐至-100MHz，完成偏振梯度冷却过程，得到温度约为15μk的冷原子团，此时原子团数目不变。

4.根据权利要求1所述的基于三维拉曼边带冷却的全光学BEC制备方法，其特征在于，在步骤S3中，通过泵浦光使得原子团冷却至暗态，此时原子团温度为500nK，原子团数目与磁光阱时保持不变，为10⁹个。

5.根据权利要求1所述的基于三维拉曼边带冷却的全光学BEC制备方法，其特征在于，在步骤S5中，在3-4秒的时间内，线性降低偶极光的功率，最终降为初始功率的10%，以此降低阱深，实现逃逸蒸发冷却过程。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于三维拉曼边带冷却的全光学BEC制备方法，其特征在于，在上述步骤中，采用冷却光、回泵光、探测光、晶格光、泵浦光和偶极光；所述偶极光的波长为1064nm，晶格光为红失谐，失谐量大于10GHz。

7.根据权利要求6所述的基于三维拉曼边带冷却的全光学BEC制备方法，其特征在于，所述三维拉曼边带冷却采用五束光，四束晶格光和一束泵浦光，四束晶格光为线偏振光，分布在真空腔的两个对称面，每个面上两束晶格光的夹角为90°，且两个面上两个晶格光形成的平面夹角为90°；五束光均照射至原子团中心；光偶极阱所需的激光波长为1064nm，在原子团处的束腰半径小于200μm，每束偶极激光功率大于10W。

8.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于三维拉曼边带冷却的全光学BEC制备方法，其特征在于，冷却所用原子为Rb⁸⁷原子。

9.根据权利要求8所述的基于三维拉曼边带冷却的全光学BEC制备方法，其特征在于，在进行⁸⁷Rb原子的三维拉曼边带冷却时，⁸⁷Rb原子的超精细基态选择是，并采用基态和激发态；其中F代表基态，F’代表激发态。

10.根据权利要求8所述的基于三维拉曼边带冷却的全光学BEC制备方法，其特征在于，在进行⁸⁷Rb原子的三维拉曼边带冷却时，泵浦激发态采用以下两种方式中的一种：

（a）将做为泵浦后的激发态，只需要偏振的泵浦光；其中F’代表激发态；

（b）将做为泵浦后的激发态时，同时需要和偏振的泵浦光。