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系統識別號 U0026-0812200914150341
論文名稱(中文) 低溫銫原子中階梯狀能階的躍遷
論文名稱(英文) Cascade-Type Transition in a Cold Cs Atom
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 物理學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Physics
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生(中文) 何宗勳
研究生(英文) Zong-Syun He
電子信箱 ZongHsun@gmail.com
學號 l2695104
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 60頁
口試委員 口試委員-陳永帆
指導教授-蔡錦俊
召集委員-韓殿君
中文關鍵字 磁光陷阱  能階躍遷  階梯狀能階  電磁誘發透明  銫原子 
英文關鍵字 STIRAP  cascade  EIT  MOT  Cesium 
學科別分類
中文摘要 我們用磁光聚(Magneto-Optical Trap, MOT)產生一個低溫銫原子團,有1.49×108
個原子,溫度約為162μK,密度約1010 個/cm3,在低溫銫原子團中,利用兩道雷射光,
Red and Blue laser,Red laser 將低溫銫原子從基態|62S1/2,F=4>激發至中間態|62P3/2,F=5
>, Blue laser 將低溫銫原子從|62P3/2,F=5>激發至最終態|82S1/2,F=4>,當這兩道雷
射光與銫原子的躍遷頻率產生共振時,銫原子會從|62S1/2,F=4>態躍遷至|82S1/2,F=4>
態,然後做階梯式的輻射躍遷,其中從|6281/2,F=4>衰變至|62P1/2> 波長760nm 的螢
光可以被偵測到。
實驗上,我們以chop mod 方式讓實驗在磁光聚光場關閉時進行,利用聲光晶體
將Red and Blue laser 從cw 雷射變為pulse 打入低溫銫原子中,改變兩pulses 打入低
溫銫原子的先後時間差,觀測760nm 螢光的強度,進而可得知原子從|62S1/2,F=4>態
轉換至|82S1/2,F=4>態的居量轉換,結果發現在Blue pulse 先Red pulse 190ns 時可得
到較強的銫原子居量躍遷。
英文摘要 Two laser lights, Red and Blue lasers, were used to excite the cold cesium atom from
ground state |62S1/2,F=4> to the intermediate state |62P3/2,F=5>(red laser), and from the
intermediate state |62P3/2,F=5> to the final state |82S1/2,F=4>(blue laser). Cold cesium
atom (temperature ~162 K, density~1010atoms/cm3) was prepared by a cell
magneto-optical trap (MOT). When these two lasers are on resonance, the cold cesium
atom will be transferred from the ground state|62S1/2,F=4> to the final state |82S1/2,F=4>.
The population of the |82S1/2,F=4> state can be monitored by the fluoresces from
|82S1/2,F=4> decay to |62P1/2> at 760nm.
In our experiment, the chopping mod allows us to probe the atoms while the MOT
lasers filed are temporary off. An acoustic optical modulator was used to convert the cw
lasers into pulse lasers to interact with cold cesium atom. Changing the time difference
between the red and blue pulses interact with cold cesium atoms monitoring the intensity
of fluoresces at 760nm, we found that the efficiency of atomic population transformation
from the ground state|62S1/2,F=4> to the final state |82S1/2,F=4> as a function of delay
time. The result is: to have the best population transformation, i.e. the maximum of
fluorescence at 760 nm, the blue pulse need to be earlier about 190ns before the red pulse
interacting with cold Cesium atoms.
論文目次 目錄 3
圖目錄 5
表目錄 7
摘要 8
Abstract 9
致謝 10
CH1 簡介 11
CH2 基本原理 12
2-1 銫原子超精細結構光譜與磁光陷阱 12
2-1-1 銫原子精細結構光譜 12
2-1-2 都卜勒冷卻 17
2-1-3 磁光陷阱 18
2-2 電磁誘發透Electromagnetically Induce Transparency (EIT) 21
2-3 Stimulated Raman Adiabatic Passage (STIRAP) 26
CH3 實驗系統架設 28
3-1 磁光陷阱的架設與測量 28
3-1-1 陷阱雷射與Re-pumping雷射 28
3-1-2 真空系統的架設 32
3-1-3 磁場線圈架設與測量 33
3-2 磁光陷阱裡以STIRAP技術量測原子在階梯狀能階躍遷中有效的居量轉換系統架設 34
3-2-1 原子在階梯狀能階躍遷的系統 35
3-2-2 光路架設 36
CH4 實驗數據分析與結果 38
4-1 MOT condition量測與分析 38
4-1-1 冷原子團的loading time 38
4-1-2 冷原子團的原子數估算 40
4-1-3 冷原子團的溫度測量 42
4-1-4 冷原子團的密度測量 44
4-2 以STIRAP技術量測原子在階梯狀能階躍遷中有效的居量轉換量測與分析 44
4-2-1 電訊號與光訊號測定 44
4-2-2 實驗測試 48
4-2-3 實驗結果與分析 50
CH5 結論 54
參考文獻 55
【附錄】 56
附錄一、移動中原子感受到光的頻率 56
附錄二、圓偏振光與 、 示意圖((出自蔡明達碩士論文)) 57
附錄三、自製光偵測器電路圖 58
附錄四、線圈磁場程式模擬 59
自述 60
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【14】蔡明達,在雷射冷凝銫原子中做溫度量測(成功大學物理學系碩士論文, 2005)
【15】呂美如,在雷射冷凝銫原子中做原子躍遷的精密量測(成功大學物理學系碩士
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【17】陳韻文,量子干涉非線性光譜之理論計算(清華大學物理學系碩士論文, 2000)
【18】潘冠錡,量子干涉現象的時域分析(清華大學物理學系碩士論文, 2003)
論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2008-08-28起公開。
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