[发明专利]激光冷却中的测温方法

权利要求书

1、激光冷却中的测温方法，其特征在于：采用两片相互垂直的刀口，其中一片用来测量激光冷却后的原子横向温度，另一片用来测量未经激光冷却的原子横向温度，使该两个温度得以同时测出并进行比较得出激光冷却的效果；首先确定原子流传输的路线，包括原子束从原子炉中出射后，经机械预准直、激光冷却、刀口的阻挡、激光会聚一系列传输路线与仪器摆放的位置；然后利用光学原理确定可行方案，将机械预准直的小孔中心调节在一条直线上；采用两片刀口，使其在x、z方向分别可调，并将其准确装校在原子束的传输路线上；计算CCD相机的各项参数，确定其摆放位置、拍照方法；用一道激光束，与原子束相互作用并产生可拍摄的荧光；使用CCD相机拍摄荧光照片，将荧光照片转化为原子流的分布图，基于相关的原理，设计图形及数学处理程序，对拍摄到的荧光照片进行处理及计算，得出原子的双向温度。

2、根据权利要求1所述的激光冷却中的测温方法，其特征在于：设原子炉温度为T₀，经激光冷却后的横向温度为T_c；

将冷却激光束的方向设为x轴，原子流运动方向设为y轴，画出xy平面上的刀口及其它实验装置图；

原子流从激光冷却场边缘的横轴上开始传输，经过L₁后到达刀口所在的平面，此时刀口平面上的原子流分布为：

P(x′)=P3=n2l[x2-x′m(x2-x′)2+l-x1-x′m(x1-x′)2+l+]]>

n2l{1ml[arctanml(x2-x′)-arctanml(x1-x′)]},]]>

其中m=(10005.91608L1)2,]]>n＝2.05933×10^-6，l＝6.25×10^-4，L₁＝150mm，x₂＝-x₁＝0.5mm；而位于x′处的点能到达x″处的几率为：

P4=2.05933×10-6[11600+(x′′-x′)235×10-6L22]2]]>，其中L₂＝560mm；

原子炉出射口所有位置上的原子落在x″处的几率为：

P5=∫-∞x3P3P4dx′;]]>

P₅是一个只包含x″的函数，它就是CCD探测面上的原子流分布函数；

描出“P₅～x″”曲线图；

画出其导数图，其反向峰的最小值处就是放置第一刀口的位置；

取出导数图中反向峰的右半峰，作对称，得到一个完整的峰形，把最大峰值设为1，进行归一化，并把横坐标由x转化为α，且在最大峰值处令α＝0作偏置，得到了“P(α)～α”图；在该图中，半最大峰值所对应的发散角为：

α₀＝0.95-(-0.95)＝1.90×10^-4rad；

根据公式Tc=T0α024(2-1),]]>可以得出x方向的温度；

同理，利用第二刀口，可同时得出z方向上原子的温度，即未经激光冷却的温度，将两个温度加以对比，可清楚地评价激光冷却的效果好坏。