一种新颖全光型表面原子漏斗

【作者】 纪宪明； 陆俊法； 沐仁旺； 印建平；

【机构】 南通大学理学院； 华东师范大学物理系教育部光谱学与波谱学重点实验室；

【摘要】 本文提出了一种产生全光型原子漏斗的新方案。在该方案中,两个焦距沿轴线方向变化的柱面透镜L1和L2组成望远镜系统,用红失谐高斯激光束照明望远镜系统,再用短焦距柱面透镜L3对望远镜输出光束进行聚焦,则在透镜L3表面附近产生以L3焦线为轴线的横向漏斗形光强分布区。我们计算了漏斗的光强分布和光学偶极势分布,例如:用P=4000W、λ=10．6μm的CO2激光照明,当漏斗的长度 l=10mm时,漏斗输入端的最大光强为3．0GW／m2,半强度宽度0．081mm;输出端的最大光强 I(l,0,0)=18．6GW／m2,半强度宽度8．2μm;用这种漏斗形光强分布导引Na原子时,在漏斗输入端和输出端的最大偶极势分别为111μK和688μK。我们还计算了漏斗光场与原子相互作用的偶极力(?)的分布,在漏斗轴线上,(?)沿漏斗轴线方向的分量FDp大于Na原子的重量,并沿轴线方向单调增加, 在漏斗的输出端达到Na原子的重量的10倍左右,在垂直于漏斗的轴线平面内,(?)指向漏斗轴线方向的分量FDs远大于Na原子的重量。这种力场能够将冷原子迅速地聚焦到漏斗的轴线上,沿轴线方向加速运动。另外,只要相对透镜系统左右平移照明光束,就可以实时地调控轴线方向的光强分布,从而调控FDp的分布。我们可以使得漏斗轴线上光强均匀(FDp=0),也可以增大轴线方向上光强曲率,增大FDp,从而增大原子在漏斗轴线方向的加速度。这种原子漏斗可以用于冷原子的导引、微阱囚禁的装载、冷原子的聚焦、准直以及原子喷泉等多种原子光学实验。更多还原