Hanle构型下铷原子塞曼子能级相干布居数囚禁实验研究

论文题目: Hanle构型下铷原子塞曼子能级相干布居数囚禁实验研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 原子分子物理

作者: 汪毅

导师: 王育竹,詹明生

关键词: 相干布居数囚禁,光抽运,电磁诱导吸收,电磁诱导透明

文献来源: 中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 本论文从理论和实验角度阐述了铷原子Hanle构型下塞曼子能级相干布居数囚禁实验,首次在实验过程中发现了双暗态结构。论文从光抽运的基本概念出发,系统阐述了光抽运原理、弛豫过程影响和典型的光抽运实验现象。在相干布居数囚禁(Coherent Population Trapping)部分,介绍了拉比频率、Autler-Townes效应及Fano干涉的基本概念。结合电磁诱导透明和电磁诱导吸收现象,详细介绍了相干布居数囚禁原理在无反转激光、相干布居数转移、量子信息存储和相干布居数囚禁原子钟的应用。在实验装置章节中,从半导体激光器的工作原理出发,分析了激光光束在腔内的模式和带宽变化情况。在频率稳定小节首先给出饱和吸收光谱概念,分析了PID电路锁定激光频率的原理并给出了自行设计电路图,同时给出了基于塞曼能级线性磁光效应稳频的原理和实验结果,并介绍了法布里-泊罗干涉仪的原理。在原子与光作用系统中,着重介绍塞曼子能级在外加不同场强磁场条件下分裂状况和系统的磁场线圈精密计算的结果。在探测和控制系统中,从光电二极管原理出发,给出了实验放大电路设计方案和相应实验测试结果和电路图,在控制单元主要介绍了Labview软件在控制工业板卡和与仪器通讯方面的应用。在Hanle构型理论模型章节中,给出了采用非相干抽运率的方法解单、双色相干布居数四能级的模型和相应的理论结果。在Hanle构型相干布居数囚禁实验结果中,给出了在不同功率、偏振和失谐量等条件下的实验结果,结合第四章理论进行分析比较,发现实验与理论结果吻合较好。同时分析了透射光中不同偏振成份的光谱,得到类似于正常与反常色散曲线特征。采用双激光束首次在热原子吸收池内发现了Hanle构型下双暗态实验结果。本论文创新点:1.自行设计和建立了一套用于研究超精细能级的塞曼子能级相干布居数囚禁实

论文目录:

摘要

Abstract

引言

第一章 光抽运

1.1 简介

1.2 抽运机制

1.2.1 布居数减少的抽运机制

1.2.2 布居数重组的抽运机制

1.3 弛豫过程

1.3.1 扰动弛豫

1.3.2 强碰撞弛豫

1.3.3 缓冲气体弛豫

1.4 自旋交换

1.4.1 自旋交换机制

1.4.2 自旋交换光谱

1.5 能级交叉实验

1.6 光学双共振实验

1.7 磁场计

1.8 频率标准

第二章 相干布居数囚禁

2.1 基本概念与理论

2.1.1 拉比频率

2.1.2 Autler-Townes 效应

2.1.3 Fano 干涉

2.2 无反转激光

2.3 相干布居数转移

2.4 光存储

2.4.1 基本概念

2.4.2 正常色散与反常色散

2.4.3 光存储

2.5 相干布居数囚禁原子钟

第三章 实验装置

3.1 半导体激光器

3.1.1 工作原理

3.1.2 模式选择

3.1.3 稳频技术

3.1.4 法布里－泊罗干涉仪

3.2 光与原子作用系统

3.2.1 磁屏蔽

3.2.2 磁场线圈

3.3 控制与采集系统

3.3.1 光电探测系统

3.3.2 信号采集及Labview 软件应用

第四章 Hanle 构型下相干布居数囚禁理论

4.1 Hanle 效应简介

4.2 相干布居数囚禁理论

4.2.1 单色相干布居数囚禁理论模型

4.2.2 双色相干布居数囚禁理论模型

第五章 实验结果

5.1 单色相干布居数囚禁实验

5.1.1 实验构型

5.1.2 光强变化

5.1.3 偏振变化

5.1.4 失谐量变化

5.1.5 透射谱

5.2 双色相干布居数囚禁实验

结论与展望

附录 I 琼斯矢量法

附录 II 铷原子能级结构图

附录 III 铷原子 D 2、 D1 线塞曼子能级跃迁几率

参考文献

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致谢

发布时间: 2006-11-14

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