[发明专利]一种冷原子束产生方法及其装置

摘要

本发明涉及一种冷原子束产生方法和装置，该方法包括在抽真空的真空室内，加热热原子源，在真空室中形成相应的原子饱和蒸汽压气氛；采用三维MOT对热原子进行冷却，冷却到200μk以下，并被捕获形成冷原子云团；通过三维MOT中开小孔的四分之一波片反射镜，而使得在该方向上激光辐射压力不平衡，使冷原子沿此方向出射；在冷原子束出射方向上，还置有载有彼此电流方向相反的四根成锥形排列的直导线，从而原子出射时将在磁场的作用下，不会沿横向膨胀而向前射出；便得到了出射速度低的、通量较大的、横向速度非常小的连续冷原子束；同时在冷原子束的出射方向上，设置有与原子束垂直的激光束，用于原子束的态制备，实现态一致的出射冷原子束。

主权项

1.一种冷原子束产生装置，包括：真空室，和设置在真空室内和外的、由激光器，分光镜，反射镜和1/4波片反射镜组成的光路系统；其中真空室16上设置有石英玻璃窗(14)、(17)、(18)、(19)、(21)、(22)、(23)、(26)、(27)、(30)，石英玻璃窗(17)与石英玻璃窗(22)相对，石英玻璃窗(26)与石英玻璃窗(30)相对，并且这两对石英玻璃窗相互正交；石英玻璃窗(19)与石英玻璃窗(27)相对，并与石英玻璃窗(18)正交；其特征在于：真空室(16)内壁上开有2个槽，槽内设有固定卡箍(29)和(31)，磁导引直导线(12)通过固定卡箍(29)和(31)安装在真空室(16)内壁上，并形成锥形排列；其中磁导引直导线(12)的一端通过真空室壁上的接线柱(15)，从真空室(16)穿出与外面的电源相连；另外，1/4波片反射镜(9)置于真空室(16)内的固定卡箍(28)上；反亥姆霍茨线圈(6)套在真空室外，该反亥姆霍茨线圈(6)的中心处于真空室石英玻璃窗(17)与相对的(22)，和石英玻璃窗(26)与相对的(30)形成的正交中心重合的位置上；所述的光路系统包括：第一激光器32输出光的前方光路上设置一分光镜(4)，经分光后形成三束激光，该三束激光在空间相互正交；然后这三束激光束经声光调制器(37)、1/4波片(36)和扩束准直器(35)后分别通过石英玻璃窗(14)、石英玻璃窗(17)和石英玻璃窗(26)入射进真空室(16)，其中两束激光通过石英玻璃窗(22)和(30)出射后，再经与之垂直的一反射镜(38)、(41)反射；另一束水平方向上的非平衡MOT激光束(10)，经石英玻璃窗14沿真空室轴线入射进入真空室(16)，并在前进方向上被与之垂直的中心带有φ1-2mm小孔的1/4波片反射镜(9)反射，这样便形成了六束正交激光束，其正交中心与石英玻璃窗(17)、(22)、(26)、(30)形成的正交中心重合；另外，第二激光器(33)发出的再泵浦激光束(34)，通过一反射镜合并入激光器(32)产生的任一束激光中，用于MOT冷却原子的再泵浦激光；同时，由第一激光器还要引出态制备激光束(13)。