4.7激光锁模技术

目的: 压缩脉冲宽度,高峰值功率,Q开关激光器一般脉宽达10-8s-10-9s量级,如果再压缩脉宽,Q开关激光器已经无能为力,但有很多实际应用需要更窄的脉冲.(1964年后发展了锁模技术，可将脉冲压缩到10-11～10-14s（ps）量级，甚至到fs量级。)采用锁模技术，可得到脉宽为飞秒量级、峰值功率高于太瓦甚至达到拍瓦量级的超短激光脉冲。锁模技术使激光能量在时间上高度集中，是获得高峰值功率的主要手段。锁模激光也是研究超快，超强科学的主要工具。例:1.激光测距，为了提高测距的精度,则脉宽越窄越好.2.超快过程的研究，激光高速摄影.为了拍照高速运动的物体,提高照片的清晰度,也要压缩脉宽.(掺钛蓝宝石自锁模激光器中得到了8.5fs的超短光脉冲序列).3.对一些超强激光的需求,激光核聚变,激光引雷,激光光谱,荧光寿命的测定,非线性光学的研究等需窄的脉宽。4.7激光锁模技术为什么？问题：思考钛宝石的脉宽极限？X射线激光有什么优点？2023最新整理收集do

something

1飞秒（fs）=10-15秒1飞秒相对于1秒———200年中秒针嘀嗒一下的光阴速度为每秒三十万公里的光在1fs内只能走大约0.3微米的距离。平常把光叫做光束,就是光的前后连成一条线。现在纳秒脉冲的光束相当于一把尺子的长度。皮秒(10-12秒)光,你只看到一个“光片”。到飞秒级,等于光的波打了一个滚儿,只有几个波长。正在追求用几个波长的光脉冲对物质,特别是象核这样的物质进行研究。从这里我们可以看到激光对推进认识世界所起的作用。A.Zewail,Nobellecture,1999时间分辨率历经六千年的历史直到飞秒时代

年历:年/日日规:小时机械钟:分/秒高速摄影:毫秒飞秒激光技术:飞秒越来越短的脉冲使人类得以观测到前所未见的新现象!4000BC1500BC1500AD18801980飞秒(fs,10-15秒)阿秒(as,10-18秒)补充："上海光源"用途:透视

——超级显微镜飞秒激光微加工的优势纳秒脉冲微加工

飞秒脉冲微加工4.7.1锁模原理一、多模激光器的输出特性一般非均匀增宽激光器，自由运转的输出一般包含若干个超过阀值的纵模，如图所示。这些模的振幅及相位都不固定，激光输出随时间的变化是它们无规则叠加的结果，是一种时间平均的统计值。假设在激光工作物质的净增益线宽内包含有N个纵模，每个纵模输出的电场分量可用下式表示:那么激光器输出的光波电场是N个纵模电场的和，即

Eq、ωq、φq为第q个模式的振幅、角频率及初位相。各个模式的振幅Eq、初位φq均无确定关系,各个模式互不相干,因而激光输出是它们的无规叠加的结果,输出强度随时间无规则起伏。假设有三个光波，频率分别为v1v2

和v3，沿相同方向传播，并且有如下关系：，在未锁定时，初相彼此无关。

由于“破坏性”的干涉叠加，形成的光波没有一个地方有突出的加强，输出的光强只在平均光强的基础上有一个小的起伏扰动。q阶纵模频率可以表达为：如果设法使三个光波在某时刻有固定的相位关系，例如φ1=φ2=φ3，即按关系锁定，此时三个光波的方程为由于“建设性”的干涉叠加，形成的光波就周期性地出现极大值。当t=0时当时思考：根据上述内容，尝试思考锁模的原理。因此锁模技术也常被锁相激光器。问题：上节课的调Q技术，本质上是调什么？图2非锁模和理想锁模激光器的信号结构,(a)非锁模,（b)理想锁模二、锁模的基本原理锁模技术让谐振腔中可能存在的纵模同步振荡，让各模的频率间隔保持相等并使各模的初位相保持为常数，激光器输出在时间上有规则的等间隔的短脉冲序列。——技术上如何实现姑且不论。1.定义处于增益曲线中心频率的纵模q＝0，因此在腔内参与振荡的模式个数共2N＋1个＝常数

它们的初位相始终相等,并有φq=φq-1=0。

2.假设各模振幅相等,光强相等Iq=Iq-1=I0则激光器输出的总光波场是2N＋1个纵模相干的结果.则第q个模式的电场强度为(2N+1)个模式合成之电场强度∵Eq=E0

,φq=φq-1=0

∴按指数形式展开，再用三角函数可得：

振幅随时间而变化输出光强光强随时间而变化下图为(2N+1)=7时I(t)随时间变化的示意图。由上面分析可知，只要知道振幅A(t)的变化规律，即可了解输出激光的持性。找出它的周期、极值点、0点。*讨论的问题A(t)的变化规律：1.当分子为0，分母不为0，则是A(t)的0

点:所以t=0,,,是A(t)的0

点.2.分母为0的

点:3.因A(t)的分子、分母同时为零，利用罗彼塔法则可求得此时A(t)的最大值观察分母为0时，分子的值。*结论1.输出脉冲的峰值(最大光强)

注意：如果各模式相位未被锁定,则各模式是不相干的,输出功率为各模功率之和,即I∝(2N+1)E02。由此可见,锁模后脉冲峰值功率比未锁模时提高了(2N+1)倍。思考：显然模式数越多，光强越大，那么如何增多模式数？(1)腔长越长,(2)荧光线宽越大,则腔内振荡的纵模数目越多,锁模脉冲的峰值功率就越大。——思考：由此推知第五章光纤激光器的优点。比如对于钕玻璃激光器，在3*10^12Hz的荧光线宽范围内，腔内可有上万个纵模，因此峰值功率极大。*结论2.周期(T)相邻脉冲峰值间的时间间隔激光器的输出是脉冲间隔2L/c固定的规则脉冲序列。图4-30锁模光强脉冲

(2N+1=9)

t=0和t=2L/c时的极大值，称为主脉冲。在两个相邻主脉冲之间，共有2N个零点，意味着2N

+1个模式锁定在一起。所以锁模振荡也可以理解为只有一个光脉冲在腔内来回传播。3.脉冲的宽度

(τ)按照定义脉宽应是两半极大值之间的宽度，在这里可以近似用极大值和0点之间的时间来表示。所以t=0为极大值,第一个0点: 在调Q激光器中输出脉宽最窄的是透射式Q开关激光器，输出的脉宽最小为2L/c，而锁模激光器脉宽， 比它窄2N＋1倍。被锁定的纵模数越多(2N＋1)↑,↓脉冲的半功率点的时间间隔近似地等于τ,因而可以认为脉冲宽度等于τ。上式中Δv为锁模激光的带宽（线宽）,它显然不可能超过工作物质的增益带宽,这就给锁模激光脉冲带来一定的限制。气体激光器谱线宽度较小,其锁模脉冲宽度约为纳秒量级。固体激光器谱线宽度较大,在适当的条件下可得到脉冲宽度为10-12s量级的皮秒脉冲。特别是钕玻璃激光器的振荡谱宽达25～35nm,其锁模脉冲宽度可达10-13s。问题：已知钕玻璃激光器（中心波长1059nm）的振荡谱宽，试估算钕玻璃激光器的极限脉宽。谱宽——带宽（线宽）——脉宽钛宝石(800nm)~1014fs问题：对于普通激光器，工作物质谱宽太宽，意味着什么？对于锁模激光器，宽带宽意味着什么？超连续谱的获得——人为增加激光器带宽。总结锁模（锁相）的定义：在非均匀加宽激光器中，如果腔长足够长，一般总是多纵模工作的，但各个纵模间没有（也不可能有）确定的相位关系，锁模的作用只是使个纵模间具有确定的相位关系。记住锁模原理的四个字：宽谱同相锁模技术：指在激光器内不同振荡纵模之间实现位相锁定，以期获得规则的超短脉冲序列的专门技术。主动锁模：给调制器施加的射频信号提供了相位或频率调制而导致锁模。如果谐振腔内有合适的非线性器件，或者从外部驱动光调制器，这些无规则的扰动就可能装换成循环在谐振腔中相位规则且功率很大的单脉冲。被动锁模：辐射本身与被动非线性器件共同产生周期性调制，导致轴向模有固定的相位关系。4.7.2锁模技术——主动锁模在一般激光器中,各纵模振荡互不相关,各纵模相位没有确定的关系。须采取措施强制各纵模初位相保持确定关系,实现各个纵模振动同步。目前采用的锁模方法可分为主动锁模与被动锁模两类。一、主动锁模在谐振腔内插入一个调制频率v=c/2L的调制器，对激光输出进行振幅或相位调制，实现各个纵模振动同步，叫做主动锁模。1.损耗内调制锁模（振幅调制锁模）

如图(4-31)所示，在谐振腔中插入一个电光或声光损耗调制器。设调制周期为，调制频率(恰为纵模频率间隔)图(4-31)锁模调制示意图

由于损耗调制的周期正好是脉冲在腔内往返一次所需的时间T0,因而调制器的损耗δ(t)是一周期为T0的函数设光信号在t1时刻通过调制器,并且δ(t1)=0,则在(t1+T0)时刻此信号将再次无损地通过调制器。对于t2时刻通过调制器的光信号而言,若δ(t2)≠0,则每次经过调制器时都要损失一部分能量。这就意味着只有在损耗为零的时刻通过调制器的那部分光信号能形成振荡,而光信号的其余部分因损耗大而被抑制,因此形成周期为2L/c的窄脉冲输出。损耗调制器工作物质E1(t)E2(t)E3(t)机理上理解锁模为什么比调Q复杂。从模式耦合的角度来说明损耗调制锁模的原理

上图中损耗调制器M为一电光调制器或声光调制器,加以适当的调制电压,使腔的损耗发生角频率为Ω的周期性变化(Ω=2πvm)。由于损耗的改变,每个模式的振幅也发生周期性变化。如果激光器中增益曲线中心频率处的纵模首先振荡,其电场强度为式中M=Em/E0称调幅系数,它的大小决定于调制信号的大小。将上式展开得图(4-32)中心频v0±vm率及两边频从模式耦合的角度来说明损耗调制锁模的原理

可见,调制的结果使中心纵模振荡不仅包含原有角频率v0的成分,还含有角频率为(v0±vm),初位相不变的两个边带,其频谱如下图所示。因调制频率vm正好等于相邻两纵模模频率。这就是说,在激光器中,一旦在增益曲线的某个角频率v0形成振荡,将同时激起两个相邻模式的振荡。并且,这两个相邻模幅度调制的结果又将产生新的边频,因而激起角频率为(v0±2vm)模式的振荡,如此继续下去,直至线宽范围内的纵模均被耦合而产生振荡为止。图(4-32)中心频率v0±vm及两边频率......脉冲在时域上被压窄的同时，在频域上被加宽2.相位内调制锁模（频率调制）如果在谐振腔中插入一个电光位相调制器，也可达到锁模的目的。设光振幅不变，位相以频率vm变化，即位相调制后也能激起带宽内的所有边频光同步振荡，实现锁模。4.7.3被动锁模被动锁模装置很简单，只需在腔内插入一个装有饱和吸收染料的“盒”即可。当某些纵模偶然地得到相干加强时，可饱和盒对强光吸收少，弱光吸收多，最终造成某个随机叠加的强处以窄脉冲的形式被选出来。可见，被动锁模无需外加调制信号，是自发完成的，这种锁模方法，却很不稳定。染料必须具备以下几个条件：第一，染料的吸收线应和激光波长很接近；第二，吸收线的线宽要大于或等于激光线宽；第三，其驰豫时间应短于脉冲在腔内往返一次的时间，否则就成为被动调Q激光器了。实际应用的快速饱和吸收体(<1ps)有机染料：若丹明6G，隐化青等半导体吸收介质：单层或许多量子阱层堆叠；超晶格结构；饱和Bragg光栅；半导体光放大器；光纤或半导体材料的非线性光学效应常用X型锁模腔（被动锁模）附：orLiNbO3主动锁模光纤环形激光器SOA—半导体光放大器EAM－电吸收调制器腔长－20米输出脉冲宽度：10ps

利用法拉第偏振旋转效应的被动锁模光纤环形激光器腔长：几十米输出脉冲宽度：几十飞秒(fs)orEDFA附：课后作业1、2、3、4、5、8、9问题：依据锁模原理，思考飞秒脉冲激光的单色性怎样？和普通有一定带宽的光又有什么不同？补充：什么是飞秒？简单的说，飞秒就是宽谱同相的光。补充：1fs0.65fs(650as)0.25fs(250as)ReportsonProgressinPhysics,

67,813-855(2004)；J.Phys.B:At.Mol.Opt.Phys.,39,R1–R37(2006)

激光脉冲时间宽度的演化历程人类正在由飞秒（10-15s）时代起步迈入阿秒（10-18s）科学时代阿秒(as,10-18秒)飞秒(fs,10-15秒)补充：阿秒激光的实现，意义更为巨大。但从物理机理上思考，为什么阿秒激光更难实现。（以800nm激光为例）时间测量种类重要性1993年以前自相关法早期飞秒激光测量的唯一方法1993年FROG法最重要的飞秒测量方法1999年SPIDER法利用光谱剪切进行飞秒测量的新方法2001GRENOLLIE法最简单的飞秒测量装置表1飞秒测量技术的发展历程第一级激光器：即无害免控激光器。这一级激光器发射的激光，在使用过程中对人体无任何危险，即使用眼睛直视也不会损害眼睛。对这类激光器不需任何控制。最高限定功率为0.4mW。

第二级激光器：即低功率激光器。输出激光功率虽低，用眼睛偶尔看一下不至造成眼损伤，但不可长时间直视激光束。否则，眼底细胞受光子作用而损害视网膜。但这类激光对人体皮肤无热损伤。最高限定功率为1mW。

第三级激光器：即中功率激光器。这种激光器的输出功率如聚焦时，直视光束会造成眼损伤，但将光改变成非聚焦，漫反射的激光一般无危险，这类激光对皮肤尚无热损伤。最高限定功率为5mW。

第四级激光器：即大功率激光器，此类激光不但其直射光束及镜式反射光束对眼和皮肤损伤，而且损伤相当严重，并且其漫反射光也可能给人眼造成损伤。最高限定功率，连续波为500mW，脉冲波为10J/cm^2。

激光器的安全分级补充：激光防护措施封闭激光系统加强激光安全教育使用激光防护镜.

CO2激光防护镜Nd:YAG激光防护镜可见激光防护镜光学参量啁啾脉冲放大（OPCPA）原理示意图啁啾脉冲放大原理图啁啾脉冲放大（CPA）原理示意图fs激光系统布局设计150JNd:glasspump/SingleshotStretcherOscillatorCompressorTargetNd:YAG

pumpAmplifiers/10HzPowerAmplifiers/Singleshotfs激光系统光路图OscillatorNd:YAG

pump532nm/10Hz5-passAmplifierNd:YAGpump532nm/10Hz800nm~25.8J/~29.0fs/~0.89PWReg.AmpCompressor800nm0.4J/~23fs/~17TW10HzPowerAmplifierNd:glassPumpLaser527nm~100J/~20ns

Singleshot10HzFinalAmplifierCompressor800nm/

l~100nm10nJ/9-12fs0.5nJ~2ns800nm/4mJ60mJ800mJ,~1ns～20J～75J~35.9J,1ns2

1.2~2J,1nsAOPDFstretcher密封前的压缩箱432

x216C:FinalamplifierandpumplaserA:OscillatorandStretcherB:Regenandpreamplifiersfs激光装置光隔离器（法拉第磁光隔离器）工作原理如图1所示。防止光路中由于各种原因产生的后向传输光对光源以及光路系统产生的不良影响。这里假设入射光只是垂直偏振光，第一个偏振器的透振方向也在垂直方向，因此输入光能够通过第一个偏振器。偏振器图1隔离器的工作原理法拉弟旋转器偏振器反射光阻塞入射光SOP然而在实际应用中，入射光的偏振态(偏振方向)是任意的，并且随时间变化，因此必须要求隔离器的工作与入射光的偏振态无关，于是隔离器的结构就变复杂了。一种小型的与入射光的偏振态无关的隔离器结构如图2所示。图2一种与输入光的偏振态无关的隔离器光输出SWP半波片法拉弟旋转器SWP光输入(a)光输出SWP半波片法拉弟旋转器SWP光输入(b)任意光激光聚焦强度(瓦/厘米2)1023CPA技术激光聚焦强度的理论极限年份夸克时代等离子体时代原子时代啁啾脉冲放大（CPA）锁模法Q-开关法电子特征能量超高强度超强场范畴小型化激光系统的聚焦强度的发展历程与学科开拓T.TajimaandG.Mourou,PhysicalReviewSpecialTopics,Vol.5,031301(2002)超强超短激光正负电子对时代光学参量啁啾脉冲放大（OPCPA）电弱相互作用时代

CPA

(啁啾脉冲放大)OPCPA

(光学参量啁啾脉冲放大)

1015eV1012eV106eV1Pev1Tev1Mev1ev当前最大光强达到7×1021W/cm2如：以1021W/cm2为例，产生的极端条件主要为：局域电场将高达1012V/cm，相当于氢原子第一玻尔轨道处库仑场强（5×109V/cm）的170倍；（直接电离产生U82+）相应的磁场将达到109高斯的超强范围；相应的超高能量密度*已经达到3×1010J/cm3以上，与温度为10keV的黑体的能量密度相当；巨大的光压将产生，接近1012大气压量级。电子的振荡动能将高于10MeV，大大超过电子自身的静止质量(0.5MeV)，此时,相对论效应已成为主导。电子的加速度也将达到1022m/s2即1021g(g为重力加速度)的量级。*1011J/cm3~20TonsTNT/cm3上述在实验室就可能创造的极端物理条件，过去还只有在核爆中心，恒星内部，或黑洞边缘才能找到。基于其超短脉宽，在科研领域，全固态飞秒激光是研究超快过程的一个重要工具，如分子动力学、化学反应动力学、半导体载流子弛豫过程研究及固体材料的结构变化等。A.H.Zewail等人利用超快激光器作为工具，研究了分子分解动力学及更复杂的化学反应动力学等，并因此获得了1999年诺贝尔化学奖。重复频率高（GHz）的飞秒激光器也有许多的应用，如，光开关、大容量通信系统、时钟分布的光连接器等。将来可能会用做大规模集成微处理器的时钟，电子加速器的偏振电子束也依赖GHz超短脉冲。飞秒激光器宽的光谱能为光学相干层析X射线照相法（OpticalCoherenceTomography,OCT）提供好的空间分辨率，最好分辨率能达到几微米量级。脉冲序列不仅能提供宽光谱，也能提供梳状光谱（纵模间隔大小与脉冲重复频率相同）。这种光梳能用在高密度波分复用、高精度光频计量技术等方面。JohnHall和TheodorHänsch利用飞秒激光进行超精密光谱测量，为完善光梳技术做出了重要贡献，因此获得了2005年诺贝尔物理奖。150asHHH3fs1999NobelPrize飞秒(fs,10-15秒)阿秒(as,10-18秒)Attophysics:controlling&tracing electronicmotiononasub-atomicscale阿秒光源的开拓与应用，阿秒尺度的时间分辨率与原子尺度的空间分辨率相结合，使人类探索原子尺度微观世界中极端超快物理现象的梦想得以实现，从而开创出阿秒物理乃至阿秒科学的新时代。了解化学反应的全过程。RoyJ.GlauberUSA,(b.1925)TheNobelPrizeinPhysics2005TheodorW.HänschGermany,(b.1941)JohnL.HallUSA,(b.1934)“forhiscontributiontothequantumtheoryofopticalcoherence”“fortheircontributionstothedevelopmentoflaser-basedprecisionspectroscopy,includingtheopticalfrequencycombtechnique”ultrafasthigh-fieldlaser-basedprecisionspectroscopyfslaseropticalfrequencycombXUVfrequencycombsattosecondpulsegenerationandapplicationsatomicclocksintheX-rayregion未来发展重大前景attosecondpulsegenerationandapplications自行研制成功小型飞秒光学频率梳状发生器2004年3月，华东师范大学马龙生、毕志毅等，在《SCIENCE》上发表关于“光学频率合成与比对的不确定度已达到10-19”的学术论文。MaLS,BiZY,BartelsA,etal.”Opticalfrequencysynthesisandcomparisonwithuncertaintyatthe10-19level”

,Science,303,1843(2004)这使新一代原子钟－“光钟”的研制迈出重要一步。国际标准局评价该研究成果是“以前所未有的精度实现光频合成与分割”。华东师范大学近年取得的重要研究成果飞秒锁模激光器是光梳系统的核心。速率方程增益饱和激光器工作特性振荡阈值振荡模式输出功率输出线宽弛豫振荡

放大的自发辐射选模调Q/锁模/放大稳频LD直接调制/增益开关DFB谐振腔理论高斯光束无谐振腔激光器均匀加宽、非均匀加宽三能级、四能级神奇的激光之

冰火两重天激光制冷技术激光核聚变技术激光核聚变“国家点火装置”位于加州，投资约合24亿英镑，占地约一个足球场大小。科学家希望该激光器能模仿太阳中心的热和压力。“国家点火装置”由192个激光束组成，产生的激光能量将是世界第二大激光器、罗切斯特大学的激光器的60倍。2010年，192束激光将被汇聚于一个氢燃料小球上，创造核聚变反应，打造出微型“人造太阳”。1999年6月，吊装直径10米的靶室

(NationalIgnitionFacility）一、激光制冷原理二、激光制冷发展三、激光制冷应用及前景展望获得低温是长期以来科学家所可以追求的一种技术，它为研究物质的结构与物性，揭示大自然的奥妙创造了独特的条件。激光冷却有许多应用，如：原子光学、原子刻蚀、原子钟、光学晶格、光镊子、玻色-爱因斯坦凝聚、原子激光、高分辨率光谱以及光和物质的相互作用的基础研究等等激光冷却制造的原子喷泉精确测量重力强度值。但冷却和捕捉中性原子比捕捉离子更困难。一、激光制冷原理1、光的多普勒效应波在波源移向观察者时频率变高,而在波源远离观察者时频率变低

V减小V增大太阳帆2、光子没有静质量但却具有动量，旁边的图片就是利用光子的动量产生光压这一原理设计的太阳帆模型，可用于将来的宇宙旅行。3、量子力学提出，原子只能吸收特定的光子，到达激发态，从而动量改变用激光束照射向各个方向上的原子光子频率减小原子与光子运动方向相同光子频率增大原子与光子运动反向激光器频率略小于原子受激频率光的多普勒效应光子不被吸收原子动量减小被冷却原子动量不变光子被吸收

什么是激光冷却？

利用激光和原子的相互作用减速原子运动以获得超低温原子的高新技术。运动着的原子在共振吸收迎面射来的光子后，从基态过渡到激发态，其动量就减小，速度也就减小了。温度也就降低了。处于激发态的原子自发辐射光子而回到初态，由于反冲而得到动量。但该注意，吸收的光子来自同一束激光，方向相同，都将使原子动量减小。但自发辐射的光子的方向是随机的，多次自发辐射平均下来并不增加原子的动量。由于这种减速实现时必须考虑入射光子对运动原子的多普勒效应，所以这种减速就叫多普勒冷却。原子吸收光子能量减小

由于原子速度可正可负，就用两束方向相反的共振激光束照射原子如图。这时原子将优先吸收迎面射来的光子而达到多普勒冷却的结果。方向相反的两束激光照射原子实际上，原子的运动是三维的。1985年贝尔实验室的朱棣文小组就用三对方向相反的激光束分别沿x，y，z三个方向照射钠原子（下图），在6束激光交汇处的钠原子团就被冷却下来，温度达到了240pK。二、激光制冷发展多普勒激光制冷的发展1、提出

1975年，汉胥和肖洛首先建议用相向传播的激光束使中性原子冷却。他们的方法是：把激光束调谐到略低于原子的谐振跃迁频率，利用多普勒原理就可使中性原子冷却。1985年，华裔科学家朱棣文和他的同事在美国新泽西州荷尔德尔（Holmdel）的贝尔实验室进一步用两两相对互相垂直的六束激光使原子减速，其被称之为“光学粘胶”。聚集了大量的冷却下来的原子，组成了肉眼看去像是豌豆大小的发光的气团。这一现象并未维持多久，因为其并未使原子陷俘。2、光学粘胶3、俘获 1987年，由于利用磁光陷阱，有了新的突破，它是用上述六束激光再加上两个线圈组成。线圈产生微小变化的磁场，该磁场最小值处于激光相交的位置，由于塞曼效应，就会产生一个比重力大的力，从而把原子拉回到陷阱中心。从而原子被约束在一个很小的区域。朱棣文1997年12月10日他获得了诺贝尔物理学奖，是第五位获得诺贝尔奖的华人。他研究出用激光把原子冷却至超低温，发展出激光冷却和俘获原子的技术。

激光冷却和“俘获”钠原子的过程

4、亚多普勒冷却

从多普勒激光冷却原理可知，多普勒激光冷却是有一个温度极限的，但是，科学家们却发现冷却的原子温度却低于这个极限温度。于是，又促成了亚多普勒冷却。从此之后所提出的几种冷却方式偏振梯度冷却选择相干布居数囚禁拉曼跃迁冷却激光冷却和捕获原子技术获得低温是科学家长期以来不断追求的一种技术，它不但给人类带来实惠，如超导的发现和应用，而且为研究物质的结构和性质创造了独特的条件。在低温条件下，分子，原子热运动的影响可以大大的减弱，原子更容易暴露出它们的性质。20世纪80年代，借助激光技术获得了中性气体分子的极低温状态。这种获得低温的方法就叫激光冷却。多普勒冷却原理光波原子原子吸收光子动量减小原子共振吸收与其运动方向相对的光子，从基态过渡到激发态，其动量减小，速度也减小了。处于激发态的原子会自发辐射出光子而回到初态，得到与其运动相反的动量，