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里德堡原子实验系统
产品名称 里德堡原子实验系统
产品型号
产品概述 通过里德堡原子的对外界微波电场的灵敏特性,研发出里德堡原子光学实验系统,该系统由泵浦激光器和探测激光器组成,两束光经过原子气室,用探测光检测吸收信号,利用stack效应来反推外界微波或电场大小。来自于山西大学合作技术。
 

 一、原理介绍:

        里德堡态指的是原子分子处在一种高激发态的状态,在该状态下的原子或分子中的一个电子被激发到主量子数较高的轨道,这样的状态指的是将一个电子放在很大的轨道上。人们发现这些状态有一些新的性质:它们对于磁场碰撞等外界影响极端敏感,具有极端的反应能力,很容易与微波辐射发生作用。实验上,我们往往采用两束激光器经过原子气室,一个是泵光,一个是探测光。用泵光将原子的电子能级抽运到高能态,再将另一束探测光也同轴通过此原子,当泵光扫描时候,探测光将能探测到原子吸收信号,当有外界微波与原子相互作用时,探测光将能探测到原子stack效应产生Rabi的频率信号,进而反推算出外电场微波大小。

        下图中,是铯原子里德堡原子实验装置。采用1018nm外腔半导体激光器作为种子光,其波长锁定在精密的波长计上,经放大器放大后,产生1瓦的1018nm激光,再进入四镜环形腔进行外腔倍频产生510nm激光,同时环形腔长通过hansch方法锁定在510nm波长上,锁定后输出的510nm(100mw以上)激光功率才能保持稳定不变。再将输出的510nm光输入给处在微弱电场的铯泡中作为coupling光。右侧的低功率852nm光波长锁定在铯原子饱和吸收峰上,作为probe探针光与510nm光相向重合而行。当泵光经过扫动时,在探测器中就能通过示波器看到里德堡态的现象,对于发生stack效应的铯原子,通过示波器上Rabi频率,可以推算对应微弱电场的强度大小。

 

 

           

                                                                                                  实物图

 

 

               

                                          Ce 铯的里德宝原子实验原理

 

 

            

                                                     Rb铷原子的里德宝原理图

 

 

              

                                                             泵光与探测光经过原子气室图

 

 

二、指标参数

参数指标属于可定制,可测量微波信号的频率达GHz以上,主量子数可测量达到N=40-60, 泵光激光调谐范围0.3-0.5nm。

 

                                         能级跃迁图

 

                        微波与原子相互作用图

 

 

 

参考文献:

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