Оптическая патока - это метод лазерного охлаждения , который может охлаждать нейтральные атомы до температур ниже, чем магнитооптическая ловушка (МОЛ). Оптическая патока состоит из 3 пар встречных лазерных лучей с круговой поляризацией, пересекающихся в области присутствия атомов. Основное отличие оптической патоки от МОЛ заключается в отсутствии в ней магнитного поля. Таким образом, в отличие от МОЛ, оптическая патока обеспечивает только охлаждение, а не улавливание. В то время как обычная натриевая МОЛ может охлаждать атомы до 300 мкК, оптическая патока может охлаждать атомы до 40 мкК, что на порядок холоднее.
История [ править ]
Когда в 1975 году было предложено лазерное охлаждение, был предсказан теоретический предел минимально возможной температуры. [1] Этот предел , известный как доплеровский предел , определялся самой низкой возможной температурой, достижимой с учетом охлаждения двухуровневых атомов путем доплеровского охлаждения и нагрева атомов из-за диффузии импульса из-за рассеяния лазерных фотонов. Здесь , является естественной шириной линии атомного перехода, , приведенным постоянная Планка , а , является постоянной Больцмана .
Эксперименты в Национальном институте стандартов и технологий в Гейтерсбурге показали, что температура охлажденных атомов значительно ниже теоретического предела. [2] Изначально это было сюрпризом для теоретиков, пока не появилось полное объяснение.
Теория [ править ]
Лучшее объяснение явления оптической патоки основано на принципе охлаждения градиента поляризации . [3] Встречные лучи циркулярно поляризованного света вызывают стоячую волну, где поляризация света линейна, но направление вращается вдоль направления лучей с очень высокой скоростью. Атомы, движущиеся в пространственно изменяющейся линейной поляризации, имеют более высокую плотность вероятности находиться в состоянии, которое более восприимчиво к поглощению света от луча, идущего вперед, а не от луча сзади. Это приводит к зависящей от скорости демпфирующей силе, которая может снизить скорость облака атомов почти до предела отдачи.
Ссылки [ править ]
- ^ Hänsch, TW; Шавлов А.Л. (1975). «Охлаждение газов лазерным излучением» . Оптика Коммуникации . 13 (1): 68–69. DOI : 10.1016 / 0030-4018 (75) 90159-5 . ISSN 0030-4018 .
- ^ Lett, Paul D .; Уоттс, Ричард Н .; Вестбрук, Кристоф I .; Филлипс, Уильям Д .; Gould, Phillip L .; Меткалф, Гарольд Дж. (1988). «Наблюдение за атомами, охлажденными лазером ниже доплеровского предела». Письма с физическим обзором . 61 (2): 169–172. CiteSeerX 10.1.1.208.9100 . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.61.169 . ISSN 0031-9007 . PMID 10039050 .
- ^ Далибард, Дж . ; Коэн-Таннуджи, К. (ноябрь 1989 г.). «Лазерное охлаждение ниже доплеровского предела градиентами поляризации: простые теоретические модели» . JOSA Б . 6 (11): 2023–2045. DOI : 10.1364 / JOSAB.6.002023 .
Мы представляем два механизма охлаждения, которые приводят к температурам значительно ниже доплеровского предела.
Эти механизмы основаны на градиентах поляризации лазера и работают при низкой мощности лазера, когда время оптической накачки между различными подуровнями основного состояния становится большим.
CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
