專利名稱：產(chǎn)生一維單色錯(cuò)位銣鍶光晶格的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光晶格，特別是一種產(chǎn)生一維單色錯(cuò)位銣鍶光晶格的裝置。
背景技術(shù)：
光晶格中超冷原子被證明是一種模擬復(fù)雜量子相和研究凝聚態(tài)物理中未解決多體系統(tǒng)的一種有效可控的多變系統(tǒng)。作為一個(gè)非常顯著的例子，超流到Mott絕緣相的躍遷已經(jīng)被理論證實(shí)并在實(shí)驗(yàn)室觀測(cè)到。另外，超冷多組分氣體為研究原子種間相互作用和超冷分子提供了新的視角。最近，復(fù)雜量子相(相分離，超固體相等)的出現(xiàn)使得光晶格中混合玻色和費(fèi)米原子吸引了大量的注意。目前為止，實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)有幾個(gè)小組成功將兩種堿金屬原子裝載到光晶格中。堿金屬和(類)堿土金屬原子氣體也已被廣泛研究，例如:銣鐿混合，鋰鐿混合，銣鍶混合原子氣體等。在這種背景下更多現(xiàn)象被理論預(yù)測(cè)并且實(shí)驗(yàn)研究，尤其是玻色費(fèi)米混合氣體形成雙Mott絕緣相就是一個(gè)例證(參見(jiàn)Nat.Phys.7，642 (2011))。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)生一維單色錯(cuò)位銣鍶光晶格的裝置，用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)模擬包括錯(cuò)位雙Mott絕緣相,單Mott絕緣相和雙組份超流相在內(nèi)的復(fù)雜量子相。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下: 一種產(chǎn)生一維單色錯(cuò)位銣鍶光晶格的裝置，其特點(diǎn)在于該裝置包括1064nm激光器、半波片、偏振分束棱鏡和第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、、532nm激光器、銣鍶混合冷原子團(tuán)、第五反射鏡和第六反射鏡，上述器件的鏈接關(guān)系如下:在所述的1064nm激光器的激光輸出方向依次是所述的半波片和偏振分束棱鏡，該偏振分束棱鏡將入射光分成反射光束和透射光束，在所述的反射光束方向依次是第二反射鏡、第三反射鏡、銣鍶混合冷原子團(tuán)和第四反射鏡，由第三反射鏡反射的光線經(jīng)銣鍶混合冷原子團(tuán)和第四反射鏡構(gòu)成z方向，在所述的透射光束方向依次是銣鍶混合冷原子團(tuán)和第一反射鏡，構(gòu)成X方向；在所述的532nm激光器的激光輸出方向依次是所述的第五反射鏡、銣鍶混合冷原子團(tuán)和第六反射鏡，所述的第五反射鏡與所述的532nm激光器的激光方向成45°，由所述的第五反射鏡反射的光線穿過(guò)所述的銣鍶混合冷原子氣體的中心射向所述的第六反射鏡，經(jīng)所述的第六反射鏡反射后，在所述的銣鍶混合冷原子氣體的中心與輸入光束重合，形成y方向上一維光晶格；所述的偏振分束棱鏡的透射光束穿過(guò)所述的銣鍶混合冷原子氣體的中心射向所述的第一反射鏡，經(jīng)該第一反射鏡反射后，在所述的銣鍶混合冷原子氣體的中心與輸入光束重合，形成X方向上一維光晶格；所述的偏振分束棱鏡的反射光束經(jīng)所述的第二反射鏡、第三反射鏡穿過(guò)所述的銣鍶混合冷原子氣體的中心射向所述的第四反射鏡，經(jīng)第四反射鏡反射后，在所述的銣鍶混合冷原子氣體的中心與輸入光束重合，形成z方向上的一維光晶格；
所述的銣鍶混合冷原子氣體的銣原子和鍶原子對(duì)532nm的光分別是藍(lán)失諧和紅失諧的，銣原子和鍶原子分別被囚禁在光強(qiáng)最小處和最大處，形成一維單色錯(cuò)位的銣鍶光晶格。本發(fā)明的效果如下:本發(fā)明首先用二維1064nm的光晶格形成一維銣鍶混合氣體，然后在所述的一維銣銀混合氣體上加載532nm光晶格。由于532nm波長(zhǎng)對(duì)銣原子和銀原子分別是藍(lán)失諧和紅失諧的，它們所感受到的力分別為排斥力與吸引力，這樣，銣原子被排斥到光強(qiáng)最小處，而鍶原子則被囚禁在光強(qiáng)最大處，它們?cè)诳臻g上是間隔排列錯(cuò)位分布的(參考說(shuō)明書附圖2)。因此，本發(fā)明在y方向上僅用532nm的激光就形成了一維單色錯(cuò)位的光晶格，并且銣原子和鍶原子錯(cuò)位只有133nm。另外，隨著532nm光晶格阱深的加大，所述的一維銣鍶混合氣體會(huì)由開始的雙組份超流相變成只有銣原子仍處于超流相，而鍶原子則相變到Mott絕緣相，繼續(xù)增大激光功率，所述的一維銣鍶混合氣體則進(jìn)入錯(cuò)位的雙Mott絕緣相。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，僅僅需要調(diào)節(jié)所述的532nm激光器的功率，即可有效控制所述的一維銣鍶混合氣體所處的相，本發(fā)明可用來(lái)研究復(fù)雜的量子相變，多分量混合氣體全局與局域調(diào)控和復(fù)雜的量子磁性等前沿科學(xué)。


圖1是本發(fā)明產(chǎn)生一維單色錯(cuò)位銣鍶光晶格的裝置的示意2 —維銣鍶混合氣體處于532nm光晶格中示意圖。其中實(shí)心(空心)小球表示銣或鍶原子，實(shí)線(虛線)表示銣(鍶)原子在532nm光晶格中所受到的勢(shì)。圖3銣原子和鍶原子在53 2nm光晶格中的隧穿強(qiáng)度隨激光功率變化。其中實(shí)線(虛線)表示銣(鍶)原子隧穿。圖中Er為光子反沖能量。圖4銣原子和鍶原子在y方向光晶格中的種內(nèi)和種間相互作用隨激光功率變化。其中直線(虛線)表示銣(鍶)原子種內(nèi)相互作用，點(diǎn)線表示銣鍶原子種間相互作用。圖中Er為光子反沖能量。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的變換范圍。先請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明產(chǎn)生一維單色錯(cuò)位銣鍶光晶格的裝置的示意圖，由圖可見(jiàn)，本發(fā)明產(chǎn)生一維單色錯(cuò)位的光晶格的裝置，該裝置包括1064nm激光器1、半波片2、偏振分束棱鏡3和第一反射鏡4、第二反射鏡5、第三反射鏡6、第四反射鏡7、532nm激光器9、銣鍶混合冷原子團(tuán)8、第五反射鏡10和第六反射鏡11，上述器件的鏈接關(guān)系如下:在所述的1064nm激光器I的激光輸出方向依次是所述的半波片2和偏振分束棱鏡3，該偏振分束棱鏡3將入射光分成反射光束和透射光束，在所述的反射光束方向依次是第二反射鏡5、第三反射鏡6、銣鍶混合冷原子團(tuán)8和第四反射鏡7，由第三反射鏡6反射的光線經(jīng)銣鍶混合冷原子團(tuán)8和第四反射鏡7構(gòu)成z方向，在所述的透射光束方向依次是銣鍶混合冷原子團(tuán)8和第一反射鏡4，構(gòu)成X方向；在所述的532nm激光器9的激光輸出方向依次是所述的第五反射鏡10、銣鍶混合冷原子團(tuán)8和第六反射鏡11，所述的第五反射鏡10與所述的532nm激光器9的激光方向成45°，由所述的第五反射鏡10反射的光線穿過(guò)所述的銣鍶混合冷原子氣體8的中心射向所述的第六反射鏡11，經(jīng)所述的第六反射鏡11反射后，在所述的銣鍶混合冷原子氣體8的中心與輸入光束重合，形成y方向上一維光晶格；所述的偏振分束棱鏡3的透射光束穿過(guò)所述的銣鍶混合冷原子氣體8的中心射向所述的第一反射鏡4，經(jīng)該第一反射鏡4反射后，在所述的銣鍶混合冷原子氣體8的中心與輸入光束重合，形成X方向上一維光晶格；所述的偏振分束棱鏡3的反射光束經(jīng)所述的第二反射鏡5、第三反射鏡6穿過(guò)所述的銣鍶混合冷原子氣體8的中心射向所述的第四反射鏡7，經(jīng)第四反射鏡7反射后，在所述的銣鍶混合冷原子氣體8的中心與輸入光束重合，形成z方向上的一維光晶格；所述的銣鍶混合冷原子氣體8的銣原子和鍶原子對(duì)532nm的光分別是藍(lán)失諧和紅失諧的，銣原子和鍶原子分別被囚禁在光強(qiáng)最小處和最大處，形成一維單色錯(cuò)位的銣鍶光晶格。1、一維銣鍶混合氣體的制備:用所述的1064nm激光器I產(chǎn)生的激光經(jīng)所述的半波片2和所述的PBS4分成兩束光強(qiáng)相等的光，分別沿X方向和z方向穿過(guò)所述的銣鍶混合冷原子團(tuán)8，并分別被所述的第一反射鏡4和第四反射鏡7將光原路返回，形成二維光晶格。緩慢增加所述的1064nm激光器I的功率，將所述的銣鍶混合冷原子團(tuán)8裝載到二維光晶格中，形成一維銣鍶混合氣體。2、一維銣鍶錯(cuò)位光晶格:用所述的532nm激光器9產(chǎn)生的激光沿y方向穿過(guò)所述的銣鍶混合冷原子團(tuán)8，并被所述的反射鏡11將光原路返回，形成y方向的一維光晶格。由于銣原子和鍶原子對(duì)532nm的光分別是藍(lán)失諧和紅失諧的，因此銣原子和鍶原子分別被囚禁在光強(qiáng)最小處和最大處。形成一維單色錯(cuò)位的光晶格。3、雙Mott絕緣相:在一維量子氣體上加載532nm光晶格的過(guò)程中，當(dāng)光強(qiáng)較小時(shí)，銣原子和鍶原子都 處于超流相(雙組份超流相)，緩慢加載y方向的光晶格，達(dá)到一定光強(qiáng)的時(shí)候，鍶原子相變到Mott絕緣相而銣原子仍處于超流相，稱為單一組分Mott絕緣相，繼續(xù)增大光晶格的光強(qiáng)，銣原子也進(jìn)入Mott絕緣相,稱為雙Mott絕緣相。由于銣原子和鍶原子是錯(cuò)位分布的，因此雙Mott絕緣相在空間上也是錯(cuò)位的。4、相變點(diǎn)光強(qiáng):由于銣原子和鍶原子在空間上是錯(cuò)開的，因此銣原子和鍶原子之間的相互作用很小，尤其當(dāng)光強(qiáng)較強(qiáng)時(shí)。圖3給出了銣原子和鍶原子格點(diǎn)間隧穿，圖4給出了銣原子和鍶原子種內(nèi)和種間相互作用。從圖4我們可看出銣鍶間相互作用很小，可忽略不計(jì)。因此，本發(fā)明中，銣原子和鍶原子超流到Mott相變是相互獨(dú)立的，因此很容易得到相變點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)。
權(quán)利要求
1.產(chǎn)生一維單色錯(cuò)位銣鍶光晶格的裝置，其特征在于該裝置包括1064nm激光器(I)、半波片(2)、偏振分束棱鏡(3)和第一反射鏡(4)、第二反射鏡(5)、第三反射鏡(6)、第四反射鏡(7)、532nm激光器(9)、銣銀混合冷原子團(tuán)(8)、第五反射鏡(10)和第六反射鏡(11),上述器件的鏈接關(guān)系如下: 在所述的1064nm激光器(I)的激光輸出方向依次是所述的半波片(2)和偏振分束棱鏡(3)，該偏振分束棱鏡(3)將入射光分成反射光束和透射光束，在所述的反射光束方向依次是第二反射鏡(5)、第三反射鏡(6)、銣鍶混合冷原子團(tuán)(8)和第四反射鏡(7)，由第三反射鏡(6 )反射的光線經(jīng)銣鍶混合冷原子團(tuán)(8 )和第四反射鏡(7 )構(gòu)成z方向，在所述的透射光束方向依次是銣鍶混合冷原子團(tuán)(8)和第一反射鏡(4)，構(gòu)成X方向； 在所述的532nm激光器(9)的激光輸出方向依次是所述的第五反射鏡(10)、銣鍶混合冷原子團(tuán)(8)和第六反射鏡(11 )，所述的第五反射鏡(10)與所述的532nm激光器(9)的激光方向成45°，由所述的第五反射鏡(10)反射的光線穿過(guò)所述的銣鍶混合冷原子氣體(8)的中心射向所述的第六反射鏡(11)，經(jīng)所述的第六反射鏡(11)反射后，在所述的銣鍶混合冷原子氣體(8)的中心與輸入光束重合,形成y方向上一維光晶格； 所述的偏振分束棱鏡(3)的透射光束穿過(guò)所述的銣鍶混合冷原子氣體(8)的中心射向所述的第一反射鏡(4)，經(jīng)該第一反射鏡(4)反射后，在所述的銣鍶混合冷原子氣體(8)的中心與輸入光束重合，形成X方向上一維光晶格； 所述的偏振分束棱鏡(3)的反射光束經(jīng)所述的第二反射鏡(5)、第三反射鏡(6)穿過(guò)所述的銣鍶混合冷原子氣體(8)的中心射向所述的第四反射鏡(7)，經(jīng)第四反射鏡(7)反射后，在所述的銣鍶混合冷原子氣體(8)的中心與輸入光束重合，形成z方向上的一維光晶格； 所述的銣銀混合冷原子氣體(8)的銣原子和鍶原子對(duì)532nm的光分別是藍(lán)失諧和紅失諧的，銣原子和鍶原子分別被囚禁在光強(qiáng)最小處和最大處，形成一維單色錯(cuò)位的銣鍶光晶格。
全文摘要
一種產(chǎn)生一維單色錯(cuò)位銣鍶光晶格的裝置，其特點(diǎn)在于該裝置包括1064nm激光器、半波片、偏振分束棱鏡、第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、532nm激光器、銣鍶混合冷原子團(tuán)、第五反射鏡和第六反射鏡。本發(fā)明首先用二維1064nm的光晶格形成一維銣鍶混合氣體，然后在所述的一維銣鍶混合氣體上加載532nm光晶格。所述的銣鍶混合冷原子氣體的銣原子和鍶原子對(duì)532nm的光分別是藍(lán)失諧和紅失諧的特性，銣原子和鍶原子分別被囚禁在光強(qiáng)最小處和最大處，形成一維單色錯(cuò)位的銣鍶光晶格。
文檔編號(hào)G02B27/28GK103217804SQ201310154298
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者孫劍芳, 姜伯楠, 錢軍, 王育竹 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所