基于蒙特卡罗方法进行冷原子束模拟和参数优化  

Monte Carlo Method for Simulation and Parameter Optimization Cold Atomic Beam

作　　者：陈姝[1,2] 冯焱颖[2,3] 薛洪波[4] 熊继军[1] 

机构地区：[1]中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051 [2]清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室,北京100084 [3]清华大学精密测量联合实验室,北京100084 [4]中国科学院空间科学与应用研究中心太阳系探测研究室,北京100190

出　　处：《中国激光》2014年第5期268-272,共5页Chinese Journal of Lasers

基　　金：国家973计划(2010CB922901)

摘　　要：采用蒙特卡罗方法对基于制备低速浓密原子源(LVIS)产生的三维磁光阱(3D MOT)冷原子束过程进行模拟和系统性能参数优化。在Matlab软件中产生位移满足均匀分布,速度满足麦克斯韦波-尔兹曼分布的107个原子,通过仿真计算得到冷原子束的纵向速度分布和原子通量等关键参数。当冷却光光强为3mW/cm2,失谐量为5Γ时,模拟得到的原子束的纵向最概然速率为8m/s,速度分布的半峰全宽(FWHM)约为2m/s。模拟和实验研究了原子束最概然速率和通量随冷却光光强和失谐量变化的关系,结果表明冷却光失谐量为影响冷原子束速度分布和通量的主要因素,而冷却光功率在达到一定饱和强度后对原子束性能影响不大。We simulate the production of cold atomic beam in low velocity intense source （LVIS） with Monte Carlo method. Start with 107 atoms, the initial positions of the atoms are chosen randomly and the initial velocities are chosen according to Maxwell-Boltzman distributions. According to the simulation result, the longitudinal velocity of the cold atomic beam is 8m/s and its full width at half maximum （FWHM） is 2 m/s when the intensity of the cooling beam is 3 mW/cm2 and its detuning is 5 F. The variation of the atomic beam flux and the longitudinal velocity with the detuning and intensity of the cooling beam is also simulated. The results show that the detuning of the cooling beam is the main parameter impact on the longitudinal velocity distribution and flux of the cold atomic beam, and the intensity of the cooling beam has a little influence on the cold atomic beam when it is up to the saturated intensity.

关 键 词：原子与分子物理学 冷原子束 低速浓密原子源 蒙特卡罗 

分 类 号：O562.5[理学—原子与分子物理] O431.2[理学—物理]