[发明专利]一种选定区域内冷原子温度的测量方法

权利要求书

1.一种选定区域内冷原子温度的测量方法，采用激光包括：冷却光、第一再抽运光、抽运光、第二再抽运光和探测光，所述的冷却光和第一再抽运光用于冷却原子，所述的抽运光用于改变系统内所有原子的能级状态，所述的第二再抽运光用于标记选定区域内的冷原子，探测光用于检测选定区域内的冷原子数，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

①原子标记：

利用冷却光和第一再抽运光对原子进行冷却；

开启抽运光脉冲使整个物理系统的原子处于探测光探测不到的能级上，然后开启第二再抽运光，使其照射区域内的原子处于探测光能探测的能级上，完成对选定区域内的冷原子的标记；

②原子扩散：

利用光电管接收探测光的光强变化I₀/I，计算探测区域内的原子数s₂，公式如下：

式中，I₀为入射光强，I为出射光强，σ为原子的光吸收截面，即一个光子通过单位面积的物质时与其中一个原子作用的概率，z_d为探测光传播方向原子的尺寸；标记的原子随时间进行扩散，利用不同延迟时间的探测光脉冲进行扫描，获得探测区域内的原子数随时间的变化关系；

③原子温度计算：

根据原子数随时间的变化关系，拟合得到探测区域内原子的二维温度

式中，s₂为探测区域内的原子数，r_c为探测光的半径，m为原子质量，t为原子的扩散时间，k_B为玻耳兹曼常数,T为原子的二维温度，二维温度T乘以得到原子的三维温度。

2.根据权利要求1所述的选定区域内冷原子温度的测量方法，其特征在于，当采用无损探测时，在原子标记阶段引入偏振自由度，使探测光对原子进行探测时，原子只进行循环跃迁，标记的原子的状态不会改变。