量子縮退原子－イオン混合系の超高空間分解観測および制御

量子简并原子离子混合系统的超高空间分辨率观测与控制

基本信息

批准号：
11J00618
负责人：
柴田康介
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J00618/
关键词：
原子・分子物理量子エレクトロニクス

项目摘要

2次元光格子ポテンシャル中の原子からの発光を、開口数(NA)=0.75の対物レンズを含む倍率100倍の結像系を通して観測することに成功した。まず、水平方向の光格子用ビーム(波長532nm)が入る2軸(x、y軸と呼ぶ)それぞれに沿って、波長556nmのビームを照射ならびにミラーでの打ち返しにより光モラセスを作り、原子を発光させた。これに関し、x、y軸方向について、6μmの周期の発光の強度分布を観測した。私は、これが、モラセス光が作る定在波のピッチと光格子のピッチとの相違に起因して生ずる干渉パターン(いわゆるMoireパターン)であることを確認した。実際、光モラセス光を打ち返すためのミラー位置を変調することで、強度分布が一様になることも確認した。このMoireパターンが観測できたということは、確かに原子が、光格子ポテンシャルの中で発光していること、ならびに、少なくとも数μmの原子の空間構造をとらえられるイメージング系を開発できたということを意味している。さらに、私は、より高い分解能を得るため波長399nmの光をプローブに用い、同時に波長556nmの光で原子を冷却し光ポテンシャルから原子が逃げるのを防ぐ"2重光モラセス"による発光イメージングにも成功した。私は、2重光モラセスにより、CCDカメラにて1原子からの発光観測に十分な発光(1原子あたり最大400photons)の観測を達成した。また、光格子のビームのガウシアンプロファイルによる光強度の空間不均一を利用した高空間分解制御を目指し、私は、基底状態1S0状態と3P2状態間の超狭線幅の波長507nmの光学遷移を用いて、非常に深い2次元光格子中の原子の分光実験を行った。空間分解に適した最大数MHzのライトシフト、および、幅広いスペクトル分布が得られることを確認した。

我们通过放大倍数为 100 倍的成像系统和数值孔径 (NA) = 0.75 的物镜成功观察到了二维光学晶格势中原子的光发射。首先，沿着水平光学晶格光束（波长为532 nm）进入的两个轴（称为x轴和y轴）中的每一个照射波长为556 nm的光束，并且光束被反射镜反射。我用镜子制造光学糖蜜，使原子发光。对此，在x轴方向和y轴方向上观察周期为6μm的发光强度分布。我确认这是由糖蜜光产生的驻波的节距与光学晶格的节距之间的差异引起的干涉图案（所谓的莫尔图案）。事实上，已经证实，通过调制反射光学糖蜜光的镜子的位置可以使强度分布均匀。我们能够观察到这种莫尔图案的事实表明，原子确实在光学晶格势内发光，这意味着我们已经开发出一种成像系统，可以捕获至少几微米大小的原子的空间结构。此外，为了获得更高的分辨率，我使用波长399 nm的光作为探针，同时使用用波长556 nm的光冷却原子的“双光糖蜜”成功地进行了发光成像。 nm 并防止它们逃离光学势。使用双光糖蜜，我已经实现了足够的发光（每个原子最多 400 个光子）的观察，以使用 CCD 相机观察单个原子的发光。此外，为了利用光学晶格光束的高斯分布造成的光强度的空间不均匀性进行高空间分辨率控制，我使用了波长为507 nm、超窄线宽的光学跃迁。我们对极深二维光学晶格中的原子进行了基态1S0态和3P2态的光谱实验。我们证实可以获得高达几 MHz 的光移和适合空间分辨率的宽光谱分布。