技术文章--浅谈玻色爱因斯坦凝聚态（BEC）
来源：本站 时间：2017-06-01 阅读：187玻色爱因斯坦凝聚态（BEC）概念：
1924年印度物理学家玻色预言物质新状态的存在，爱因斯坦看到玻色的想法发表论文预言原子温度足够低时，所有原子会突然以可能的最低能态凝聚——玻色爱因斯坦凝聚。定义：当温度足够低、原子的运动速度足够慢时，会有相变—新的物质状态产生，它们将集聚到能量最低的同一量子态（电子做稳恒的运动，具有完全确定的能量，这种稳恒的运动状态称为量子态）。简单来说表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态（一般是基态），物质的第五种状态。BEC成为一种特殊的超低温实验平台，用来研究基础原子物理学以及凝聚体的力学，光学，热学，声学和超流体等性质及其物理机制。
玻色爱因斯坦凝聚态（BEC）实现：
原子的激光冷却和陷俘，在三个互相垂直的方向安置三对相对传播的激光束, 则形成所谓的“光学粘团”, 它可以使原子在三维方向上得到冷却。其基本原理是通过原子与光子的动量交换来达到原子冷却的目的，遵循动量守恒定律。激光冷却后的原子由磁场与激光组成的磁光阱囚禁，磁光阱是一种囚禁中性原子的有效手段。它由三对两两相互垂直具有特定偏振组态井且负失谐的对射激光束形成的三维空间驻波场和反向亥姆赫兹线圈产生的梯度磁场构成．磁场的零点与光场的中心重合，负失谐的激光对原子产生阻尼力．梯度磁场与激光的偏振相结合产生了对原子的束缚力．这样就在空间对中性原子构成了一个带阻尼作用的简谐势（粒子在某力场中运动，势能函数曲线在空间的某一有限范围内势能最小，形如陷阱，称为势阱）。在囚禁阱的边缘部分，磁场很强，控制原子磁极的射频场的频率很高，通过逐渐降低频率（微波频率）可以将动能比平均动能大很多的原子排出阱外留下动能较小的原子，从而达到蒸发冷却的目的。
玻色爱因斯坦凝聚态（BEC）性质：
BEC静态性质：大小10-100um,椭球形，其长短轴比为几到几十，转变温度为100nK至2uK，受势阱影响大，也与阱中原子数和密度有关，原子密度变化大。
刚发生BEC转变时，整个原子团由凝聚态原子与非凝聚态原子混合组成。
BEC动态性质： 不稳定，随着时间衰变，具有一定寿命，原子间非弹性碰撞发生衰变，一些原子脱离凝聚体。
铷原子玻色爱因斯坦凝聚态（BEC）激光系统：
在铷原子玻色爱因斯坦凝聚（BEC）实验架构中，该套系统配置如下：
1.锁定在主振激光器上的一号从激光头输出冷却光和再泵浦光通过3路光纤分光实现3D MOT和光学黏团
2.锁定在主振激光器上的二号从激光头输出冷却光和再泵浦光实现2D MOT 和探测光
该套光纤激光系统专为铷原子冷却应用打造，采用主从激光器架构。从激光器频率锁定在通过饱和吸收谱稳频的主振荡激光器上，从而将波长精度锁定在铷原子D2线780.23nm上，高精度的电路设计保证了整套系统低噪声以及长达数星期不失锁的绝佳频率锁定特性。整套系统采用高可靠性的全光纤架构，通过独特的保偏分光技术可以支持每个激光头最高六路高质量光束输出。
注：此图由法国Muquans公司提供。
Muquans发源于法国高等光学学校和巴黎天文台,所拥有的核心技术也在这两大世界领先的光学研究机构内部孕育发展了15年之久。Muquans的团队由来自相关前沿专业领域的研发和工程专家组成，致力为客户提供领先的面向冷原子物理，原子干涉，原子频标及重力测量领域的产品和解决方案。