40K-87Rb原子冷却半导体激光系统实验研究

"40K-87Rb原子冷却的半导体激光系统是卫栋、陈海霞等人在量子光学与光量子器件国家重点实验室的研究成果，主要用于40钾（40K）和87铷（87Rb）原子的冷却。这个系统由三台外腔光栅反馈半导体激光器（ECDL）、四台注入锁定激光器和一台半导体激光放大器（TA）组成。通过声光调制器产生四束不同频率的激光，分别用于40K和87Rb原子的冷却及再抽运过程。" 在该系统中，三台ECDL通过外腔光栅反馈生成稳定的激光源，这些激光经过声光调制器调整频率后，用于40K和87Rb原子的冷却和再抽运。注入锁定技术被应用到四台从激光器上，使它们能同步工作，并且通过半导体激光放大器进一步增强激光强度，确保了冷却过程的有效性。 40K-87Rb系统的应用主要在于实现简并费米气体的研究，这是一种包含费米子和玻色子的混合气体。在低温下，由于泡利不相容原理，费米子之间的s-波碰撞受到抑制，使得传统蒸发冷却方法难以实现费米气体的量子简并状态。为解决这一问题，研究者通常采用两种策略：一是利用费米子的不同自旋态，二是利用玻色-费米混合气体，通过玻色子与费米子之间的相互作用进行协同冷却（Sympathetic cooling）。40K和87Rb体系因其特性，成为此类实验中常用的组合。 激光冷却技术在超冷原子物理学中占据重要地位，半导体激光器因其成本低、稳定性高和操作简便的优势，被广泛应用于原子冷却、俘获和操控。此系统设计紧凑，工作稳定，为研究高温超导现象、强相互作用等物理问题提供了实用的实验工具。通过这样的激光系统，科学家能够将40K和87Rb原子冷却到接近绝对零度，进入量子简并态，从而深入探索量子世界的奇特性质。