[發明專利]基于超冷分子光締合光譜的光頻移測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201611009364.1
• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN106546332B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 武寄洲;馬杰;李玉清;肖連團;賈鎖堂
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙)14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發明涉及光頻移測量技術，具體是一種基于超冷分子光締合光譜的光頻移測量裝置及方法。

背景技術

在制備超冷分子的過程中，光締合（Photoassociation，PA）光譜中會產生光頻移（光頻移是由原子散射態和分子束縛態之間的激光感應耦合而引起的）。通過對光頻移進行測量，可以非常精確地測量S波散射長度（這一參數對于理解超冷原子與分子間的碰撞特性或者凝聚態的動力學行為極其重要）。然而，現有光頻移測量技術由于自身原理所限，存在如下問題：其一，在現有光頻移測量技術中，必須利用p波和d波的shape共振才能觀測到光頻移量，而p波和d波的shape共振是很難產生的，由此導致光頻移量難以被觀測到，從而導致光頻移的測量難度大。其二，在現有光頻移測量技術中，光頻移量與雙原子分子的質量之間成反比關系，由于雙原子分子的質量很大，使得光頻移量很小，難以被觀測到，從而同樣導致光頻移的測量難度大。其三，在現有光頻移測量技術中，為了保證光頻移的測量精度，需要利用高精度F-P參考腔，而高精度F-P參考腔需要額外的高穩定激光器來實現頻率鏈，由此導致光頻移的測量成本高。基于此，有必要發明一種全新的光頻移測量技術，以解決現有光頻移測量技術存在的上述問題。

發明內容

本發明為了解決現有光頻移測量技術測量難度大、測量成本高的問題，提供了一種基于超冷分子光締合光譜的光頻移測量裝置及方法。

本發明是采用如下技術方案實現的：

基于超冷分子光締合光譜的光頻移測量裝置，包括聲光調制器、偏振分束棱鏡；

聲光調制器的第一個出射端與偏振分束棱鏡的第一個入射端之間設有由第一光開關、第一半波片依次串接而成的第一光路；

聲光調制器的第二個出射端與偏振分束棱鏡的第二個入射端之間設有由第二光開關、中性密度濾光片、反射鏡、第二半波片依次串接而成的第二光路；

第一光路和第二光路共同圍成直角三角形。

基于超冷分子光締合光譜的光頻移測量方法（該方法是基于本發明所述的基于超冷分子光締合光譜的光頻移測量裝置實現的），該方法是采用如下步驟實現的：

步驟A：在石英泡裝載的磁光阱中獲得超冷銫原子，超冷銫原子在1×10^-7Pa的真空背景下形成球形的超冷銫原子云；

步驟B：一束光締合激光經聲光調制器衍射形成零級光束和一級光束；零級光束入射到第一光開關；一級光束入射到第二光開關；

步驟C：令零級光束和一級光束的光強相同；

步驟D：開啟第一光開關，零級光束依次經第一光開關、第一半波片、偏振分束棱鏡入射到超冷銫原子云；此時，零級光束與超冷銫原子云相互作用，由此掃描得到一個光締合光譜，該光締合光譜中包含一個共振峰；

然后，關斷第一光開關，并開啟第二光開關，一級光束依次經第二光開關、中性密度濾光片、反射鏡、第二半波片、偏振分束棱鏡入射到超冷銫原子云；此時，一級光束與超冷銫原子云相互作用，由此掃描得到光締合光譜中的另一個共振峰；

然后，關斷第二光開關；

步驟E：在得到的光締合光譜中比較兩個共振峰，由此得出兩個共振峰的峰值間距，該峰值間距即為零級光束和一級光束的光強相同時二者之間的共振峰能級間距，該共振峰能級間距的值即為預設的聲光調制器的偏頻量；

步驟F：令零級光束的光強保持不變，并改變一級光束的光強，然后執行步驟D，并在得到的光締合光譜中比較兩個共振峰，由此得出兩個共振峰的峰值間距；然后，將該峰值間距與步驟E中的峰值間距作差，二者的差值即為零級光束和一級光束的光強不同時能級的共振峰的光頻移量。

與現有光頻移測量技術相比，本發明所述的基于超冷分子光締合光譜的光頻移測量裝置及方法巧妙地將一束光締合激光分為兩個光強和頻率可控的不同光束，并使得兩個光束分別與超冷銫原子云作用產生兩個光締合光譜，然后通過比較兩個光締合光譜來測得光頻移量，由此具備了如下優點：其一，本發明無需利用p波和d波的shape共振，即可觀測到光頻移量，由此大幅減小了光頻移的測量難度。其二，本發明無需考慮雙原子分子的質量對光頻移量的影響，即可觀測到光頻移量，由此大幅減小了光頻移的測量難度。其三，本發明無需利用高精度F-P參考腔，即可實現光頻移的高精度測量，由此大幅降低了光頻移的測量成本。

本發明有效解決了現有光頻移測量技術測量難度大、測量成本高的問題，適用于光頻移測量。

附圖說明

圖1是本發明中基于超冷分子光締合光譜的光頻移測量裝置的結構示意圖。