雙光子拉曼躍遷對光偶極陷阱中冷原子的儲存時間 之影響

Effect of the Two-Photon Raman Transition on the Storage Time of Cold Atoms in an Optical Dipole Trap

吳豐全(Feng-chuan Wu)

指導教授 ： 余怡德

國立清華大學/理學院/物理學系/碩士(2014年)

摘要

研究雙光子拉曼躍遷對光偶極陷阱中冷原子儲存時間的影響。延續之前的研究結果，當原子能階位於超精細能階F=2時，生命周期會因碰撞問題而衰變較超精細能階F=1快。位於原子團超精細能階F=1的原子團載入光偶極陷阱時，因為光偶極陷阱的雷射光為muti-frequency fiber laser ，超精細能階F=1的原子與光纖雷射發生雙光子共振，搬遷到超精細能階F=2，再經由碰撞掉到超精細能階F=1所釋放的內能，使原子脫離陷阱。由理論模型可預測原子團能階├ |F=2,m=2〉的原子團載入光偶極陷阱，因為碰撞必須遵守角動量守恆，├ |F=2,m=2〉 的兩個原子互相碰撞，必然會使兩個原子都回到├ |F=2,m=2〉的能階上，可避免超精細能階轉換的內能釋放而增加原子團在陷阱中的儲存時間。
當原子團位於能階├ |F=2,m=2〉上，如果與光纖雷射發生雙光子共振，而被搬遷到超精細能階F=2其它的黎曼態上，不同黎曼態的原子彼此碰撞，也會造成超精細能階轉換的內能釋放。能階├ |F=2,m=2〉的原子與光纖雷射的雙光子共振條件為，F=2上各個黎曼態的頻率差等於光纖雷射mode spacing 一半的整數倍，並且光纖雷射光偏極的方向與維持黎曼態的外加磁場方向垂直。在光偶極陷阱深度為376 µK的實驗上，避免能階├ |F=2,m=2〉的原子與光纖雷射發生雙光子共振，能使原子在光偶極陷阱中的儲存時間增加72%。

關鍵字

拉曼雙光子躍遷 ； 光偶極陷阱

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Two-Photon Raman Transition ； Optical Dipole

參考文獻

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