上海光機(jī)所“積分球冷卻氣體原子研究”取得進(jìn)展
量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室積分球小組利用國(guó)產(chǎn)的高反射率陶瓷積分球(反射率98%),**在實(shí)現(xiàn)了積分球冷卻氣體原子。積分球冷卻方法是上海光機(jī)所王育竹在1979年成都“光頻標(biāo)方案論證會(huì)”上提出的激光冷卻氣體原子的原**思想,曾在原子束中觀察到冷卻現(xiàn)象,但長(zhǎng)期未能獲得積分球內(nèi)的冷卻結(jié)果。經(jīng)多年的努力終于在今年二月獲得了積分球冷卻氣體原子的結(jié)果。把冷卻光通過(guò)多模光纖導(dǎo)入積分球內(nèi),獲得了原子數(shù)達(dá)到109的冷原子,比通常的光學(xué)粘膠冷卻大兩個(gè)數(shù)量級(jí)。我們測(cè)量了積分球冷原子的吸收譜,如下圖所示,研究了積分球冷原子對(duì)弱探測(cè)光的瞬間響應(yīng),觀察到了冷原子在積分球內(nèi)的激發(fā)、擴(kuò)散以及自由下落過(guò)程。這是我們?cè)谌饧す饫鋮s原子方面取得的重要進(jìn)展,是實(shí)現(xiàn)積分球原子鐘的關(guān)鍵一步。
積分球冷卻的優(yōu)點(diǎn)首先在于它是全光冷卻,沒(méi)有磁光阱捕獲冷原子需要的大磁場(chǎng),所以功耗低;其次,相比光學(xué)粘膠而言,積分球冷卻可以捕獲更寬速度范圍內(nèi)的原子,冷卻效率高;所以積分球冷卻超冷原子源是空間原子鐘理想的選擇。另外,積分球冷卻不受積分球幾何形狀的限制,而且還可以把積分球同時(shí)作為微波腔,它有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),所以可以把積分球原子鐘制成星上原子鐘,提高原子鐘的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度,應(yīng)用于導(dǎo)航定位系統(tǒng),因此,積分球原子鐘有很大的應(yīng)用前景。
**關(guān)鍵詞:量子光學(xué)、實(shí)驗(yàn)室