冷原子光栅芯片的优化方法

李慕名; 魏世明; 屈继峰; 段俊毅; 周亚东

doi:10.3969/j.issn.1000-1158.2025.05.01

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计量学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (5) : 621-628. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.05.01

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冷原子光栅芯片的优化方法

李慕名 ¹^,³ ,
魏世明 ²^,⁴ ,
屈继峰 ³ ,
段俊毅 ³ ,
周亚东 ¹

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Optimization Methods for Cold-atom Grating Chip

LI Muming ¹^,³ ,
WEI Shiming ²^,⁴ ,
QU Jifeng ³ ,
DUAN Junyi ³ ,
ZHOU Yadong ¹

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摘要

磁光阱技术通过激发σ ⁺和σ ^-跃迁实现对原子的囚禁。然而，在传统的光栅磁光阱中，由于原子所受的力场分布不均匀，且0级光的偏振误差对原子的受力产生影响，存在一定的局限性。为了解决这些问题，提出了一种新型光栅芯片的设计方法。该芯片内部集成了1/4波片反射镜，外部则为传统光栅结构；入射光在内部经过1/4波片反射镜的反射后，形成与入射光偏振方向一致的纯圆偏光；外部入射光则通过光栅衍射作用。该设计能够增强原子在磁光阱中的受力，并有效消除衍射光中0级光对原子团的干扰。最终通过计算得出：新型光栅芯片在最大捕获速度方面较传统光栅芯片提高了约1.4 m/s。

Abstract

Magneto-optical trap （MOT） technology confines atoms by exciting σ ⁺ and σ ^- transitions. However， in traditional grating magneto-optical traps （GMOT）， limitations arise due to the uneven distribution of the force field acting on the atoms and the impact of polarization errors in the zeroth-order light on the atomic force. To address these issues， a novel grating chip design is proposed. The chip integrates a quarter-wave plate mirror internally， while the external structure consists of a conventional diffraction grating. After reflecting off the internal quarter-wave plate mirror， the incident light is converted into pure circular polarization aligned with the polarization direction of the incoming light. The external incident light undergoes diffraction through the grating. This design enhances the atomic force within the MOT and effectively eliminate the interference from zeroth-order light in the diffracted beam on the optical molasses. Calculations indicate that the new grating chip improves the maximum capture velocity by approximately 1.4 m/s compared to the traditional grating chip.

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李慕名, 魏世明, 屈继峰, 等. 冷原子光栅芯片的优化方法[J]. 计量学报. 2025, 46(5): 621-628 https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2025.05.01

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中图分类号： TB97

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