產生一維單色錯位銣鍶光晶格的裝置的製作方法

2024-02-03 17:34:15

專利名稱：產生一維單色錯位銣鍶光晶格的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及光晶格，特別是一種產生一維單色錯位銣鍶光晶格的裝置。
背景技術：
光晶格中超冷原子被證明是一種模擬複雜量子相和研究凝聚態物理中未解決多體系統的一種有效可控的多變系統。作為一個非常顯著的例子，超流到Mott絕緣相的躍遷已經被理論證實並在實驗室觀測到。另外，超冷多組分氣體為研究原子種間相互作用和超冷分子提供了新的視角。最近，複雜量子相(相分離，超固體相等)的出現使得光晶格中混合玻色和費米原子吸引了大量的注意。目前為止，實驗上已經有幾個小組成功將兩種鹼金屬原子裝載到光晶格中。鹼金屬和(類)鹼土金屬原子氣體也已被廣泛研究，例如:銣鐿混合，鋰鐿混合，銣鍶混合原子氣體等。在這種背景下更多現象被理論預測並且實驗研究，尤其是玻色費米混合氣體形成雙Mott絕緣相就是一個例證(參見Nat.Phys.7，642 (2011))。

發明內容
本發明的目的在於提供一種產生一維單色錯位銣鍶光晶格的裝置，用簡單的結構來模擬包括錯位雙Mott絕緣相,單Mott絕緣相和雙組份超流相在內的複雜量子相。本發明的技術解決方案如下: 一種產生一維單色錯位銣鍶光晶格的裝置，其特點在於該裝置包括1064nm雷射器、半波片、偏振分束稜鏡和第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、、532nm雷射器、銣鍶混合冷原子團、第五反射鏡和第六反射鏡，上述器件的連結關係如下:在所述的1064nm雷射器的雷射輸出方向依次是所述的半波片和偏振分束稜鏡，該偏振分束稜鏡將入射光分成反射光束和透射光束，在所述的反射光束方向依次是第二反射鏡、第三反射鏡、銣鍶混合冷原子團和第四反射鏡，由第三反射鏡反射的光線經銣鍶混合冷原子團和第四反射鏡構成z方向，在所述的透射光束方向依次是銣鍶混合冷原子團和第一反射鏡，構成X方向；在所述的532nm雷射器的雷射輸出方向依次是所述的第五反射鏡、銣鍶混合冷原子團和第六反射鏡，所述的第五反射鏡與所述的532nm雷射器的雷射方向成45°，由所述的第五反射鏡反射的光線穿過所述的銣鍶混合冷原子氣體的中心射向所述的第六反射鏡，經所述的第六反射鏡反射後，在所述的銣鍶混合冷原子氣體的中心與輸入光束重合，形成y方向上一維光晶格；所述的偏振分束稜鏡的透射光束穿過所述的銣鍶混合冷原子氣體的中心射向所述的第一反射鏡，經該第一反射鏡反射後，在所述的銣鍶混合冷原子氣體的中心與輸入光束重合，形成X方向上一維光晶格；所述的偏振分束稜鏡的反射光束經所述的第二反射鏡、第三反射鏡穿過所述的銣鍶混合冷原子氣體的中心射向所述的第四反射鏡，經第四反射鏡反射後，在所述的銣鍶混合冷原子氣體的中心與輸入光束重合，形成z方向上的一維光晶格；
所述的銣鍶混合冷原子氣體的銣原子和鍶原子對532nm的光分別是藍失諧和紅失諧的，銣原子和鍶原子分別被囚禁在光強最小處和最大處，形成一維單色錯位的銣鍶光晶格。本發明的效果如下:本發明首先用二維1064nm的光晶格形成一維銣鍶混合氣體，然後在所述的一維銣銀混合氣體上加載532nm光晶格。由於532nm波長對銣原子和銀原子分別是藍失諧和紅失諧的，它們所感受到的力分別為排斥力與吸引力，這樣，銣原子被排斥到光強最小處，而鍶原子則被囚禁在光強最大處，它們在空間上是間隔排列錯位分布的(參考說明書附圖2)。因此，本發明在y方向上僅用532nm的雷射就形成了一維單色錯位的光晶格，並且銣原子和鍶原子錯位只有133nm。另外，隨著532nm光晶格阱深的加大，所述的一維銣鍶混合氣體會由開始的雙組份超流相變成只有銣原子仍處於超流相，而鍶原子則相變到Mott絕緣相，繼續增大雷射功率，所述的一維銣鍶混合氣體則進入錯位的雙Mott絕緣相。本發明結構簡單，操作容易，僅僅需要調節所述的532nm雷射器的功率，即可有效控制所述的一維銣鍶混合氣體所處的相，本發明可用來研究複雜的量子相變，多分量混合氣體全局與局域調控和複雜的量子磁性等前沿科學。


圖1是本發明產生一維單色錯位銣鍶光晶格的裝置的示意2 —維銣鍶混合氣體處於532nm光晶格中示意圖。其中實心(空心)小球表示銣或鍶原子，實線(虛線)表示銣(鍶)原子在532nm光晶格中所受到的勢。圖3銣原子和鍶原子在53 2nm光晶格中的隧穿強度隨雷射功率變化。其中實線(虛線)表示銣(鍶)原子隧穿。圖中Er為光子反衝能量。圖4銣原子和鍶原子在y方向光晶格中的種內和種間相互作用隨雷射功率變化。其中直線(虛線)表示銣(鍶)原子種內相互作用，點線表示銣鍶原子種間相互作用。圖中Er為光子反衝能量。
具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的變換範圍。先請參閱圖1，圖1是本發明產生一維單色錯位銣鍶光晶格的裝置的示意圖，由圖可見，本發明產生一維單色錯位的光晶格的裝置，該裝置包括1064nm雷射器1、半波片2、偏振分束稜鏡3和第一反射鏡4、第二反射鏡5、第三反射鏡6、第四反射鏡7、532nm雷射器9、銣鍶混合冷原子團8、第五反射鏡10和第六反射鏡11，上述器件的連結關係如下:在所述的1064nm雷射器I的雷射輸出方向依次是所述的半波片2和偏振分束稜鏡3，該偏振分束稜鏡3將入射光分成反射光束和透射光束，在所述的反射光束方向依次是第二反射鏡5、第三反射鏡6、銣鍶混合冷原子團8和第四反射鏡7，由第三反射鏡6反射的光線經銣鍶混合冷原子團8和第四反射鏡7構成z方向，在所述的透射光束方向依次是銣鍶混合冷原子團8和第一反射鏡4，構成X方向；在所述的532nm雷射器9的雷射輸出方向依次是所述的第五反射鏡10、銣鍶混合冷原子團8和第六反射鏡11，所述的第五反射鏡10與所述的532nm雷射器9的雷射方向成45°，由所述的第五反射鏡10反射的光線穿過所述的銣鍶混合冷原子氣體8的中心射向所述的第六反射鏡11，經所述的第六反射鏡11反射後，在所述的銣鍶混合冷原子氣體8的中心與輸入光束重合，形成y方向上一維光晶格；所述的偏振分束稜鏡3的透射光束穿過所述的銣鍶混合冷原子氣體8的中心射向所述的第一反射鏡4，經該第一反射鏡4反射後，在所述的銣鍶混合冷原子氣體8的中心與輸入光束重合，形成X方向上一維光晶格；所述的偏振分束稜鏡3的反射光束經所述的第二反射鏡5、第三反射鏡6穿過所述的銣鍶混合冷原子氣體8的中心射向所述的第四反射鏡7，經第四反射鏡7反射後，在所述的銣鍶混合冷原子氣體8的中心與輸入光束重合，形成z方向上的一維光晶格；所述的銣鍶混合冷原子氣體8的銣原子和鍶原子對532nm的光分別是藍失諧和紅失諧的，銣原子和鍶原子分別被囚禁在光強最小處和最大處，形成一維單色錯位的銣鍶光晶格。1、一維銣鍶混合氣體的製備:用所述的1064nm雷射器I產生的雷射經所述的半波片2和所述的PBS4分成兩束光強相等的光，分別沿X方向和z方向穿過所述的銣鍶混合冷原子團8，並分別被所述的第一反射鏡4和第四反射鏡7將光原路返回，形成二維光晶格。緩慢增加所述的1064nm雷射器I的功率，將所述的銣鍶混合冷原子團8裝載到二維光晶格中，形成一維銣鍶混合氣體。2、一維銣鍶錯位光晶格:用所述的532nm雷射器9產生的雷射沿y方向穿過所述的銣鍶混合冷原子團8，並被所述的反射鏡11將光原路返回，形成y方向的一維光晶格。由於銣原子和鍶原子對532nm的光分別是藍失諧和紅失諧的，因此銣原子和鍶原子分別被囚禁在光強最小處和最大處。形成一維單色錯位的光晶格。3、雙Mott絕緣相:在一維量子氣體上加載532nm光晶格的過程中，當光強較小時，銣原子和鍶原子都 處於超流相(雙組份超流相)，緩慢加載y方向的光晶格，達到一定光強的時候，鍶原子相變到Mott絕緣相而銣原子仍處於超流相，稱為單一組分Mott絕緣相，繼續增大光晶格的光強，銣原子也進入Mott絕緣相,稱為雙Mott絕緣相。由於銣原子和鍶原子是錯位分布的，因此雙Mott絕緣相在空間上也是錯位的。4、相變點光強:由於銣原子和鍶原子在空間上是錯開的，因此銣原子和鍶原子之間的相互作用很小，尤其當光強較強時。圖3給出了銣原子和鍶原子格點間隧穿，圖4給出了銣原子和鍶原子種內和種間相互作用。從圖4我們可看出銣鍶間相互作用很小，可忽略不計。因此，本發明中，銣原子和鍶原子超流到Mott相變是相互獨立的，因此很容易得到相變點對應的光強。
權利要求
1.產生一維單色錯位銣鍶光晶格的裝置，其特徵在於該裝置包括1064nm雷射器(I)、半波片(2)、偏振分束稜鏡(3)和第一反射鏡(4)、第二反射鏡(5)、第三反射鏡(6)、第四反射鏡(7)、532nm雷射器(9)、銣銀混合冷原子團(8)、第五反射鏡(10)和第六反射鏡(11),上述器件的連結關係如下: 在所述的1064nm雷射器(I)的雷射輸出方向依次是所述的半波片(2)和偏振分束稜鏡(3)，該偏振分束稜鏡(3)將入射光分成反射光束和透射光束，在所述的反射光束方向依次是第二反射鏡(5)、第三反射鏡(6)、銣鍶混合冷原子團(8)和第四反射鏡(7)，由第三反射鏡(6 )反射的光線經銣鍶混合冷原子團(8 )和第四反射鏡(7 )構成z方向，在所述的透射光束方向依次是銣鍶混合冷原子團(8)和第一反射鏡(4)，構成X方向； 在所述的532nm雷射器(9)的雷射輸出方向依次是所述的第五反射鏡(10)、銣鍶混合冷原子團(8)和第六反射鏡(11 )，所述的第五反射鏡(10)與所述的532nm雷射器(9)的雷射方向成45°，由所述的第五反射鏡(10)反射的光線穿過所述的銣鍶混合冷原子氣體(8)的中心射向所述的第六反射鏡(11)，經所述的第六反射鏡(11)反射後，在所述的銣鍶混合冷原子氣體(8)的中心與輸入光束重合,形成y方向上一維光晶格； 所述的偏振分束稜鏡(3)的透射光束穿過所述的銣鍶混合冷原子氣體(8)的中心射向所述的第一反射鏡(4)，經該第一反射鏡(4)反射後，在所述的銣鍶混合冷原子氣體(8)的中心與輸入光束重合，形成X方向上一維光晶格； 所述的偏振分束稜鏡(3)的反射光束經所述的第二反射鏡(5)、第三反射鏡(6)穿過所述的銣鍶混合冷原子氣體(8)的中心射向所述的第四反射鏡(7)，經第四反射鏡(7)反射後，在所述的銣鍶混合冷原子氣體(8)的中心與輸入光束重合，形成z方向上的一維光晶格； 所述的銣銀混合冷原子氣體(8)的銣原子和鍶原子對532nm的光分別是藍失諧和紅失諧的，銣原子和鍶原子分別被囚禁在光強最小處和最大處，形成一維單色錯位的銣鍶光晶格。
全文摘要
一種產生一維單色錯位銣鍶光晶格的裝置，其特點在於該裝置包括1064nm雷射器、半波片、偏振分束稜鏡、第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、532nm雷射器、銣鍶混合冷原子團、第五反射鏡和第六反射鏡。本發明首先用二維1064nm的光晶格形成一維銣鍶混合氣體，然後在所述的一維銣鍶混合氣體上加載532nm光晶格。所述的銣鍶混合冷原子氣體的銣原子和鍶原子對532nm的光分別是藍失諧和紅失諧的特性，銣原子和鍶原子分別被囚禁在光強最小處和最大處，形成一維單色錯位的銣鍶光晶格。
文檔編號G02B27/28GK103217804SQ201310154298
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月28日 優先權日2013年4月28日
發明者孫劍芳, 姜伯楠, 錢軍, 王育竹 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所