基于原子芯片态选择微波势的对称相干分束研究

This application proposes a coherent splitting scheme based by state-selective microwave potential, which can make atom wavepacket path conjugate after the splitting with less systematic errors. Two independent microwave potential are used for compensating the systematic asymmetry. The splitting is based on internal states and independent of external states of atoms, which is more homogeneous in space and better coherent. The microwaves for splitting and make superposition states are created by the wave guide on atom chip without external elements and easy for integration and apllication.

本申请提出了基于态选择微波势的对称相干分束，可保持分束后原子波包路径共轭，减少系统误差。由于使用两个独立的微波势，系统原因造成的不对称性可通过微调两个微波场的参数来补偿。该方案采用内态选择分束，使得原子外态分布对分束过程过程的影响可以忽略，分束过程在空间上更均匀，相干性保持更好。分束所用微波和产生叠加态的微波均由集成在原子芯片上的微波波导产生，无需外部元件，易于集成化和实用化。

基于原子芯片的导引型干涉仪有其特有的小型化和鲁棒性优势，是一种极具潜力的干涉仪方案。为了使得干涉仪分束过程在空间上更均匀，相干性保持更好，需要实现对称的分束过程。本项目基于态选择微波势的对称相干分束，可保持分束后原子波包路径共轭，减少系统误差。分束所用微波和产生叠加态的微波均由集成在原子芯片上的微波波导产生，无需外部元件，易于集成化和实用化。经过本项目的支持，利用微波-射频双光子跃迁实现了铷87原子的磁不敏能级的拉比振荡，为这个体系中的实验奠定了实验基础。设计制作了基于微波势的双层原子芯片，并将原子芯片系统升级为双真空腔系统，为相干分束实验奠定了重要基础。在实验中意外观察到了U型微磁阱和Z型微磁阱转移过程中的分束现象，为分束实验提供了新的思路。理论上提出和分析了一种利用光脉冲进行磁不敏能级对称分束方法，作为现有Raman-Nath光脉冲分束方案的改进，将其扩展到可在磁不敏能级体系完成。