白皮书
应用于冷原子的高可靠性天博综合体育中国官方网站源
冷原子研究最初是属于原子物理领域，现已发展成为广泛的、高度跨学科的研究工作。基于天博综合体育中国官方网站对原子冷却和捕获，现已发展成为广泛的、高度跨学科的研究工作。基于天博综合体育中国官方网站对原子冷却和捕获 [1]，bec（bec）[2]的发展，该领域如今涉及原子、分子和光学（ amo（a amo），bec 现在可以被操纵、探测和研究，这为从事基础物理、原子钟、量子信息、传感、计量和超导等领域的研究人员提供了强大的工具。
在这种研究背景下，全世界都非常关注[3-5]发明一种基于冷天博综合体育中国官方网站技术的设备。例如，“天博综合体育中国官方网站电子学”，正在寻求创造一种与传统电子元件等效的产品
在本白皮书中，我们讨论了冷原子领域的重要技术之一：使用超大失谐、非谐振天博综合体育中国官方网站来捕获、冷却和操纵原子。我们回顾了光学偶极子阱、蒸发冷却和光学晶格的技术和主要应用
天博综合体育中国官方网站偶极子捕获是一种成熟的技术，可以使用天博综合体育中国官方网站束限制冷原子云[6]。在将原子放入陷阱之前天博综合体育中国官方网站<ω共，红光失谐陷阱）或高（ω天博综合体育中国官方网站>ω共振，蓝光失谐陷阱）。
最简单的偶极子陷阱可通过简单地聚焦单个红色失谐天博综合体育中国官方网站束，增加实验中需要捕获原子的特定区域的光强度来产生。多个天博综合体育中国官方网站束交叉也可以产生不同形状的陷阱（图，1）
图1.天博综合体育中国官方网站偶极子陷阱
光学偶极子陷阱是冷天博综合体育中国官方网站实验中的一种通用方法。首先，加载的陷阱能够将天博综合体育中国官方网站限制在限定的空间内。其次，也可以将它们从实验的一个位置转移到另一个位置。作为保守型陷阱，它不会引起光学激发，作用力仅取决于天博综合体育中国官方网站的位置。
天博综合体育中国官方网站偶极子陷阱在80年代和90年代发挥了重要作用蒸发冷却方法。该方法的原理基于由先前讨论的非谐振天博综合体育中国官方网站束或使用不均匀磁场产生的势阱[6]。一旦原子被限制，“最热”（“最热”）（“蒸发”），（并带走动能，而其余原子则在较低温度下重新热化（图2），。陷阱的高度降低
图2。蒸发冷却
使用非共天博综合体育中国官方网站晶格。使用天博综合体育中国官方网站的非共振光
相变 -使用超冷天博综合体育中国官方网站技术，通过光学晶格和磁场操纵它们的状态
天博综合体育中国官方网站钟-天博综合体育中国官方网站钟是计量学的一项关键技术，它之前是基于微波技术。光学天博综合体育中国官方网站钟在过去十年得到了快速发展，目前基于光学晶格的天博综合体育中国官方网站钟，在稳定性和系统误差方面处于领先地位。
图 3.限制在光学晶格中的冷天博综合体育中国官方网站
双天博综合体育中国官方网站分子 -迄今为止，冷天博综合体育中国官方网站技术大多数研究都是通过冷却和处理单天博综合体育中国官方网站（通常是中性碱型天博综合体育中国官方网站ca，sr，yb dy（dy），人们对超冷极性双天博综合体育中国官方网站分子也越来越感兴趣。这种配对可以通过光关联过程或通过费什巴赫，振创建。对于研究量子相互作用的研究人员来说，它们提供了一种高度可控的方法，来研究光学晶格中的多体现象和长程偶极子，即偶极子相互作用。实验室的超冷双天博综合体育中国官方网站分子，即偶极子相互作用。实验室的超冷双天博综合体育中国官方网站分子，nak）（nak）（nak）、钾-krb）、锂-lirb）、锂-lirb）对产生。使用此类技术还产生了同核冷分子（ k2 k2 rb2 rb2 rb2 rb2 na2 na2 na2 na2）。除了这种冷分子的
量子模拟器 -利用光学晶格中的冷天博综合体育中国官方网站设计实验系统，该系统可以作为量子物理学中某些问题的研究模型，这些问题在理论上或数值上尚无法解答。这种模拟器能控制实验参数、操纵天博综合体育中国官方网站状态并测出结果。先前讨论的工具（如不同的量子相和双天博综合体育中国官方网站分子
天博综合体育中国官方网站源要求
以上讨论的实验涉及的是微到纳开尔文温度下的原子，因此它们对任何噪声都极其敏感，这会影响实验的分辨率或测量时间。天博综合体育中国官方网站系统将不可避免地影响这一点。不同的天博综合体育中国官方网站系统可能会产生源自泵浦二极管的强度噪声、弛豫振荡噪声、电子控制噪声和非线性效应。频率噪声（天博综合体育中国官方网站发射频率的抖动）
对于光学偶极子和晶格冷天博综合体育中国官方网站实验，1μm（cw）、非）。此波长为大多数天博综合体育中国官方网站提供了足够的光谱偏移）。此波长为大多数天博综合体育中国官方网站提供了足够的光谱偏移，以避免任何光激发
天博综合体育中国官方网站线宽 -窄线宽单频天博综合体育中国官方网站可以减少噪声影响。必须考虑天博综合体育中国官方网站线宽的测量时间，以确定线宽大小。
相对强度噪声（ rin） -由于强度的任何波动都会增加冷天博综合体育中国官方网站的加热速率
频率噪声 -天博综合体育中国官方网站的频率噪声也会影响原子的加热速率，因此需要最小的频率波动。
Mephisto - 适用于极其苛刻要求的天博综合体育中国官方网站器
coherent 的连续高稳定性天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育中国官方网站官方网站官方网站官方网站官方网站官方网站器基于非平面环形振荡器（ npro）技术。自从斯坦福大学发明该技术以来[8]，其已被公认为现有的噪声最低的连续天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育中国官方网站官方网站官方网站官方网站官方网站官方网站器技术。米（4）（4）（4）。此类天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育中国官方网站官方网站官方网站官方网站官方网站官方网站器可提供极低的频率和振幅噪声。由于天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育中国官方网站官方网站官方网站官方网站官方网站官方网站器的相位噪声极低，因此可在，因此可在100<1khz <1khz的固有线宽。此外晶体温度或使用快速集成压电传感器（（PZT）对其进行微调，可围绕其中心发射频率高精度地调整这种窄发射线。它允许用户完全控制天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育中国官方网站官方网站官方网站官方网站官方网站官方网站发射，这在原子冷却与捕获实验中极其重要。当需要更高的频率稳定性时，还可以连接外部反馈设备。例如，用户希望通过控制天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育天博综合体育中国官方网站官方网站官方网站官方网站官方网站官方网站器的频率
除了窄线宽和低相位噪声性能外，Mephisto产品还具有低幅度噪声，并可以通过噪声消除器（ ne）技术进一步优化。与许多二极管泵浦固态或光纤天博综合体育中国官方网站器一样
图4.npro晶体示意图。橙色箭头表示泵浦光，蓝色箭头表示天博综合体育中国官方网站的路径。
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由于其卓越的稳定性，Mephisto成为要求低噪声应用的首选天博综合体育中国官方网站器。这包括引力波探测[10] 、干涉测量、低信号外差、计量等类似应用。当使用非共振波长形成足够深的势阱和高精度高稳定性的光学晶格时，对原子物理实验具有重要意义。
来自npro主振荡器的输出功率高达2w。在高功率下，由于热效应
图 5.coherent mephisto 天博综合体育中国官方网站pa
图 6.Mephisto 天博综合体育中国官方网站pa
为了达到高功率，连贯使用了主振荡器功率放大器（ 天博综合体育中国官方网站pa）方法。npro振荡器在此配置中用作种子源。该种子天博综合体育中国官方网站器的通过使用多达四个放大级（二极管泵浦钒酸钕晶体，图6）逐渐放大。由于采用mopa设计，可以在种子天博综合体育中国官方网站器内部设置参数，保证npro晶体以最优功率运行。
mopa在1064nm处提供高达55W的功率输出，并具有无与伦比的稳定性。因此（km）使得天博综合体育中国官方网站在实验中易于操纵，特别是在经过分束器和反射镜形成多个光束的情况下。大多数冷原子的科学实验都非常复杂，包括可调谐天博综合体育中国官方网站器、塞曼慢速器、真空室、原子源、相关光电子元件等。这就需要一个高集成度的天博综合体育中国官方网站系统，简单易操作。这样，用户可以专注于实验本身。除了基于全固态技术的，用户可以专注于实验本身。除了基于全固态技术的，mephisto mopa之外，连贯的有nuamp产品线
图 7.测量了55w功率时种子天博综合体育中国官方网站器与mopa（RIN）
图 8.mopa天博综合体育中国官方网站强度噪声产生的冷原子加热速率变化
总结
稳定的连续天博综合体育中国官方网站器可用于许多不同的冷原子研究实验。coherent mephisto mopa采用npro技术和完善的天博综合体育中国官方网站放大技术