用于铯原子单光子跃迁里德堡激发的单频紫外激光实验实现的关键技术
结题报告
批准号:
61475091
项目类别:
面上项目
资助金额:
85.0 万元
负责人:
王军民
依托单位:
学科分类:
F0505.非线性光学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨保东、韩亚帅、郭善龙、王杰、刘贝、王杰英、葛玉隆、温馨、靳刚
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中文摘要
窄线宽可调谐紫光和紫外激光的实现对于碱金属原子里德堡激发、碱土金属原子和离子等的激光冷却与操控具有重要意义,也是激光技术和非线性光学的重要发展方向。碱金属原子的里德堡激发在量子光学、量子信息方面有重要前景;而碱土金属原子和离子等在高稳定度光晶格原子光钟、离子光钟和量子光学、量子信息方面也有重要研究价值。结合我们研究组已有的工作基础和积累,充分利用激光技术领域发展迅速的光纤放大器、光纤激光器等和准位相匹配频率转换材料和技术,针对铯原子6S_1/2-85P_3/2单光子跃迁里德堡激发所需的318.6nm窄线宽可调谐紫外激光实验实现,拟开展以下几方面的研究:1)10W级1560nm和1077nm可调谐窄线宽激光的实现及特性研究;2)经高效和频过程实现瓦级637.2nm窄线宽激光输出;3)637.2nm激光频率调谐与频率稳定;4)通过腔增强倍频实现318.6nm紫外激光输出;5)尝试探索铯原子单光子跃迁里德堡激发过程。
英文摘要
Realization of frequancy-tunable narrow-linewidth violet and ultraviolet lasers is of great significance in Rydberg excitation of alkali metal atoms,laser cooling and manipulation of alkaline earth metal atoms and ions, and it is also a very important direction of developments in laser technology and nonlinear optics. Rydberg excitation of alkali metal atoms has great prospect in quantum optics and quantum information; Alkaline earth metal atoms and ions can be employed especially in the high-stability optical lattice atomic clock, single-ion optical clock, and other realms in quantum optics and quantum information. With the basis of our previous works and accumulations, adoping the quickly-developed laser technology such as fiber amplifier, narrow-linewidth fiber laser and quasi-phase-matched nonlinear frequency conversion materials, we aim to study many aspects of key techniques and to realize the 318.6nm the narrow-linewidth and tunable ultraviolet laser device for cesium Rydberg excitation using one-step single-photon transition. The research aspects are following: 1) Achievement and characterization of the 10W-level narrow-linewidth and tunable lasers at 1560nm and 1077nm; 2) Efficient sum-frequency generation to obtain the Watt-level narrow-linewidth 637.2nm laser output; 3) Frequency tunibility and stabilization of the 637.2nm laser; 4) Cavity-enhanced frequency doubling to achieve the 318.6nm ultraviolet laser; 5) Try to explore Rydberg excitaion of cesium atoms via single-photon transition.
本项目中将激光技术领域中发展日趋成熟的光纤激光器、光纤放大器和非线性光学频率转换准位相匹配材料结合在一起,服务于原子物理领域铯原子单光子跃迁里德堡激发的实际需求,研究并掌握了产生318 nm波长连续单频紫外激光的关键技术。1)、采用1560.5 nm与1076.9 nm连续激光通过单次穿过PPLN非线性晶体和频实现了637.2 nm高功率窄线宽可调谐激光输出, 637.2 nm红光输出功率大于8 W;空间模式接近理想的TEM_00模,光束质量因子M^2(X)=1.08和M^2(Y)=1.05;2)、在此基础上采用四镜8字环形腔和非线性BBO晶体通过腔增强谐振倍频过程实现了637.2 nm激光向318.6 nm紫外光的高效转换,获得318.6nm紫外激光输出功率大于2 W;半小时内,紫外光功率的方均根(RMS)起伏优于0.87%;3)、采用电子学边带锁频方案,实现了318.6 nm单频紫外激光在保持相对于放置于超高真空腔体中的控温高精细度超稳腔锁定条件下较大范围连续调谐,其连续调谐范围大于4 GHz;并且318.6 nm紫外光的残余频率起伏小于16 kHz;4)、采用我们研制的高功率窄线宽可调谐318.6 nm紫外激光系统,在铯热原子气室中实现了6S_1/2 - nP_3/2 (n=70-100)态的单光子跃迁里德堡激发。利用得到的速度选择光谱,确定了铯原子nP_3/2 (n=70-94)里德堡态的量子亏损。研究了强耦合场作用下的里德堡激发谱的Autler-Townes分裂和磁场影响下的里德堡光谱对相关参数的依赖关系,并做了相关的理论分析与研究;5)、还采用磁光阱系统俘获的铯冷原子系综,采用纯光学探测方案观察到了318.6 nm紫外激光对铯冷原子中的单光子跃迁里德堡激发。项目执行期间共发表国际国内学术论文29篇,国际及国内学术会议报告18人次,培养青年教师1人晋升为副教授,培养毕业博士生3人、硕士生1人。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.optcom.2016.02.057
发表时间:2016-06
期刊:Opt. Commun.
影响因子:--
作者:Junmin WANG;Kong ZHANG;Yulong GE;Shanlong GUO
通讯作者:Shanlong GUO
DOI:10.1364/oe.24.002350
发表时间:2016
期刊:Optics Express
影响因子:3.8
作者:Yashuai HAN;Xin WEN;Jun HE;Baodong YANG;Yanhua WANG;Junmin WANG
通讯作者:Junmin WANG
Efficient single-pass third-harmonic generation at 520 nm for pumping doubly-resonant OPO
520 nm 处高效单通三次谐波产生,用于泵浦双谐振 OPO
DOI:10.1080/09500340.2017.1310421
发表时间:2017
期刊:Journal of Modern Optics
影响因子:1.3
作者:Kong ZHANG;Junmin WANG
通讯作者:Junmin WANG
DOI:10.1364/ol.41.005724
发表时间:2016-12
期刊:Optics letters
影响因子:3.6
作者:Jun He;Gang Jin;Bei Liu;Junmin Wang
通讯作者:Jun He;Gang Jin;Bei Liu;Junmin Wang
DC electric field sensing by using of 319 nm UV single-photon Rydberg excitation spectroscopy of cold cesium atoms
利用冷铯原子的 319 nm 紫外单光子里德伯激发光谱进行直流电场传感
DOI:--
发表时间:2018-11
期刊:arXiv
影响因子:--
作者:Ji;ong BAI;Shuo LIU;Jieying WANG;Jun HE;Junmin WANG
通讯作者:Junmin WANG
可调谐至铷原子795纳米跃迁线的压缩态光场制备与优化及其在铷原子磁强计中的应用
  • 批准号:
    11974226
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    王军民
  • 依托单位:
铯原子D2线852纳米波长窄带单光子源优化升级及其量子频率转换研究
  • 批准号:
    11774210
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    王军民
  • 依托单位:
基于魔数波长光学偶极阱中单原子操控的触发式单光子源研究
  • 批准号:
    11274213
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    88.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    王军民
  • 依托单位:
光抽运原子激发态精密谱研究及其在1.5微米光通讯波段激光稳频中的应用
  • 批准号:
    61078051
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    43.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    王军民
  • 依托单位:
自由空间中单原子光学操控的关键实验技术研究
  • 批准号:
    60978017
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    47.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    王军民
  • 依托单位:
光学晶格中超冷原子的装载与控制
  • 批准号:
    60578018
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    29.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    王军民
  • 依托单位:
利用冷原子源制备微腔中单原子的研究
  • 批准号:
    60178006
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    18.0万元
  • 批准年份:
    2001
  • 负责人:
    王军民
  • 依托单位:
国内基金
海外基金