课题基金 / 基金详情

涡旋光束调控下的超冷里徳堡原子非线性局域化研究

批准号:
12104308
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
贾宁
依托单位:
学科分类:
外场中的原子分子性质及其调控
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
贾宁

项目摘要

结项摘要

相似基金

相关文献

中文摘要
原子局域化技术可以用于精确地刻画和反馈原子的空间位置信息,实现超高的空间分辨率,推动当代原子光学的发展。衡量局域化的标准通常是在微小范围内探测到原子的几率和空间可分辨的尺度。目前实验上已实现的亚半波长量级的局域化是基于驻波光场与原子的相互作用,然而驻波局域化具有探测原子的几率较低,实验方案复杂等固有缺陷。本项目拟采用涡旋光束与里德堡原子相互作用实现兼具高探测精度和超高空间分辨率优点的里德堡原子三维局域化。将原子局域在光强为零的位置,可以避免光场噪声的影响。另一方面,里德堡原子间的强偶极阻塞效应保证探测到原子的几率在局域点以外迅速下降,大大提高了局域化的分辨率。零光强位置的暗态光势阱也确保局域化不受原子运动的影响。在此基础上进一步研究光势阱对原子运动的操控,并发展基于涡旋光的二维衍射光栅方案。本项目的顺利实施对完善光与里徳堡原子系统相互作用的现有理论和发展新的实验技术具有重要意义。
英文摘要
Localization of Rydberg atoms is used to give the precise location of atoms and achieve ultrahigh resolution. This technology will promote the development of atomic optics. The probability of of finding an atom and the spatial resolution are very important for achieving a high quality of localization. Sub-wavelength atomic localization have been achieved via the interaction of standing wave and atomic system. However, this method has its own drawbacks. First, the probability of finding the atom in a specific position is low. Second, the experimental realization is difficult. This project plan to realize localization with high probability and resolution via the interaction of vortex beam and Rydberg atoms. Localizing atoms in the places with zero light intensity can avoid the influence of light field noise. The strong dipole blockade effect will make the probability of finding atoms decrease beyond the localization point. The dark state optical potential can make the localization immune the effect of atomic movement. We plan to further study how to control the movement of atoms by means of optical potential and develop the two dimensional Rydberg grating.This project will play an important role in completing the theory of interaction of optics and Rydberg atomic system and developing new experimental techniques.
利用非线性量子光学效应实现原子的精确定位和操控是目前非线性光学领域的研究热点之一。本项目深入研究涡旋光束与里德堡原子系统相互作用的物理机制,创新性的提出利用涡旋光束中心光强为0的特点,将原子局域在涡旋光的中心,避免传统的驻波场方案由于驻波的周期型导致局域位置不唯一的缺点。同时结合里德堡原子间的长程相互作用,进一步提升局域化的分辨率至纳米尺度。然而在需要改变局域化的位置时,需用机械方式移动涡旋光束,制约了该技术的应用。针对这一瓶颈,本项目进一步提出通过携带角动量的拉盖尔-高斯光束和高斯光束组成的复合光场作为耦合场的方案。理论计算表明,在1μK的温度下,通过调控光强和相位,可以在涡旋光中心数微米范围的任意位置,实现原子的局域化,分辨率可达200nm。为进一步提升精度,本项目还研究了三能级阶梯型和四能级倒Y型系统吸收谱线的窄化极限。结果表明,通过控制场的引入,倒Y型四能级系统中,吸收谱线的线宽极限从基态-激发态间的相干衰减率(MHz量级)转移至两个超精细基态之间衰减率(kHz量级),线宽显著压缩。通过合理选择光场参数,谱线的对比度可达0.99。尽管原子的热运动会削弱窄化效果,但理论计算表明,当温度低于1mK时,窄化极限仍可达到。本项目的研究完善了原子局域化的理论,为原子尺度精密测量技术的发展提供理论支撑。
国内基金
海外基金