里德堡原子多体相图分析系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种里德堡原子多体相图分析系统及方法，其中，所述系统包括：探测光光源、参考光光源、第一偏振分束器、第一半波片、第一二向色镜、控制光光源、第二半波片、第二偏振分束器、第二二向色镜及铷泡；其中，所述探测光光源用于发射探测光；所述参考光光源用于发射参考光，所述探测光和参考光依次经所述第一偏振分束器、第一半波片、第一二向色镜传输至所述铷泡；所述控制光光源用于发射控制光，所述控制光依次经所述第二半波片、第二偏振分束器及第二二向色镜传输至所述铷泡。本发明专利技术结构简单，操作便捷，频率分辨率高。

【技术实现步骤摘要】
里德堡原子多体相图分析系统及方法
本专利技术属于非平衡动力学
，具体的涉及一种里德堡原子多体相图分析系统及方法。
技术介绍
自然界中很多物理现象本质上是非平衡的，物态之间的转换可以用非平衡相变来描述。研究非平衡相变对于研究自然界中的物理现象，比如：经典物理中的自发磁化和晶体生长，以及激光，超导等具有重要的参考价值，而且对其他领域如地球科学、生物学以及经济学都具有一定的参考价值。里德堡原子具有大的电偶极矩，基于该系统可以实现多体相互作用，进而研究非平衡相变。因此，实现简单地、高灵敏度地探测非平衡过程以及由此产生的相变对于研究诸如迟滞或者有相互作用参与的自组织等物理现象非常有用。然而现有里德堡原子多体相图分析系统及方法结构复杂，精度不高。因此，亟需提出一种结构简单、高精度的里德堡原子多体相图分析系统及方法。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提供了一种里德堡原子多体相图分析系统及方法，以至少部分解决以上所存在的技术问题。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种里德堡原子多体相图分析系统，其特征在于，包括：探测光光源、参考光光源、第一偏振分束器、第一半波片、第一二向色镜、控制光光源、第二半波片、第二偏振分束器、第二二向色镜及铷泡；其中，所述探测光光源用于发射探测光；所述参考光光源用于发射参考光，所述探测光和参考光依次经所述第一偏振分束器、第一半波片、第一二向色镜传输至所述铷泡；所述控制光光源用于发射控制光，所述控制光依次经所述第二半波片、第二偏振分束器及第二二向色镜传输至所述铷泡。在一些实施例中，所述探测光用于将所述铷泡中的铷原子从基态激发至中间态；所述控制光用于将所述铷泡中的铷原子从中间态激发至里德堡态。在一些实施例中，所述探测光具有失谐ΔP；所述控制光具有失谐ΔC。在一些实施例中，所述第一二向色镜和第二二向色镜均用于反射所述控制光及透射所述探测光和参考光。在一些实施例中，经所述第二二向色镜反射的所述控制光与所述探测光重合且相向传输。在一些实施例中，还包括：探测器，用于差分测量所述探测光与所述参考光，得到电磁诱导透明谱。在一些实施例中，所述探测光与参考光平行同向传输，两者之间具有一间距。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种利用所述的系统分析里德堡原子多体相图的方法，包括：改变原子在各能级的分布；通过电磁诱导透明谱分析里德堡原子多体相图。在一些实施例中，所述改变原子在各能级的分布并引入非平衡动态过程包括：改变控制光的失谐ΔC，控制光或探测光的拉比频率，从而改变原子在各能级的分布。在一些实施例中，所述通过电磁诱导透明谱分析里德堡原子多体相图包括：对所述电磁诱导透明谱的透射率进行归一化处理并制作相图；利用所述相图确定非平衡相变阈值的变化。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术里德堡原子多体相图分析系统及方法至少具有以下有益效果其中之一：(1)本专利技术基于热原子系综电磁诱导透明研究里德堡原子相图系统及方法结构简单、操作便捷，无需增加额外装置及操作。(2)相较于粒子数布局，本专利技术主要是基于里德堡原子的电磁诱导透明效应，将频率分辨率提高了两个量级，小于MHz。(3)本专利技术可以观测相变临界点，并揭示出以前没有被观察到的在弱驱动光条件下双稳态光学响应和非平衡动力学中的谱特性。附图说明图1依据本专利技术实施例系统结构示意图。图2依据本专利技术实施例能级结构示意图。图3通过差分测量得到电磁诱导透明透射峰曲线图。图4本专利技术实施例里德堡原子相变的相图。<符号说明>1-探测光光源、2-参考光光源、3，8-偏振分束器、4，7-半波片、5，9-二向色镜、6-控制光光源、10-铷泡、11，15-探测器、12，13-探测光、14-控制光。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。相较于稀薄的原子气体，里德堡原子系综中的原子相互作用要强得多，高极化率使得系综中的偶极相互作用可以长达数微米。强的相互作用使得可以在室温条件下的原子系综中观察到非平衡相变的现象，由此大大简化了系统结构。基于传统的方法(粒子数布局)，探测基于里德堡原子非平衡相变的精度在百兆MHz的数量级。相较于粒子数布局，本专利技术主要是基于里德堡原子的电磁诱导透明效应，将频率分辨率提高了两个量级，小于MHz，可以测出完整的相变相图，同时观测临界点并揭示出以前没有被观察到的在弱驱动光条件下双稳态光学响应和非平衡动力学中的谱的特性。本专利技术里德堡原子多体相图分析系统包括：探测光光源、参考光光源、第一偏振分束器、第一半波片、第一二向色镜、控制光光源、第二半波片、第二偏振分束器、第二二向色镜及铷泡；其中，所述探测光光源用于发射探测光；所述参考光光源用于发出参考光，所述探测光和参考光依次经所述第一偏振分束器、第一半波片、第一二向色镜传输至所述铷泡；所述控制光光源用于发射控制光，所述控制光依次经所述第二半波片、第二偏振分束器及第二二向色镜传输至所述铷泡；本专利技术还提供了一种利用所述的系统分析里德堡原子多体相图的方法，包括：改变原子在各能级的分布；通过电磁诱导透明谱分析里德堡原子多体相图。进一步的，所述改变原子在各能级的分布并引入非平衡动态过程包括：改变控制光的失谐ΔC，控制光或探测光的拉比频率，从而改变原子在各能级的分布。更进一步的，所述通过电磁诱导透明谱分析里德堡原子多体相图包括：对所述电磁诱导透明谱的透射率进行归一化处理并制作相图；利用所述相图确定非平衡相变阈值的变化。在一实施例中，如图1-2所示，所述非平衡相变阈值控制系统包括：探测光光源1、参考光光源2、偏振分束器3、半波片4、二向色镜5、控制光光源6、半波片7、偏振分束器8、二向色镜9、铷泡10、探测器11，15。具体的，所述探测光光源1用于发射探测光12，所述参考光光源2用于发射参考光13，所述探测光12和探测光13依次经所述偏振分束器3、半波片4、二向色镜5传输至所述铷泡10。所述控制光光源6用于发射控制光14，所述控制光依次经所述半波片7、偏振分束器8及二向色镜9传输至所述铷泡10。所述探测器11，15用于差分测量所述探测光12与所述探测光13，得到电磁诱导透明谱。所述二向色镜5和二向色镜9均用于反射所述控制光14及透射所述探测光12和探测光13。具体的，请继续参照图1-2所示，探测光通过长度为5cm的铷泡，控制光与探测光重合且相向传输。铷泡的温度约为50℃，此时原子数密度约为1.5×1011cm-3，对应的平均原子间距约为1μm。探测光1/e2束腰半径约为500μm；控制光1/e2束腰半径约为200μm。参考光与探测光完全相同，且与探测光平行同向地经过铷泡，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种里德堡原子多体相图分析系统，其特征在于，包括：探测光光源、参考光光源、第一偏振分束器、第一半波片、第一二向色镜、控制光光源、第二半波片、第二偏振分束器、第二二向色镜及铷泡；其中，/n所述探测光光源用于发射探测光；所述参考光光源用于发射参考光，所述探测光和参考光依次经所述第一偏振分束器、第一半波片、第一二向色镜传输至所述铷泡；/n所述控制光光源用于发射控制光，所述控制光依次经所述第二半波片、第二偏振分束器及第二二向色镜传输至所述铷泡。/n

【技术特征摘要】
1.一种里德堡原子多体相图分析系统，其特征在于，包括：探测光光源、参考光光源、第一偏振分束器、第一半波片、第一二向色镜、控制光光源、第二半波片、第二偏振分束器、第二二向色镜及铷泡；其中，
所述探测光光源用于发射探测光；所述参考光光源用于发射参考光，所述探测光和参考光依次经所述第一偏振分束器、第一半波片、第一二向色镜传输至所述铷泡；
所述控制光光源用于发射控制光，所述控制光依次经所述第二半波片、第二偏振分束器及第二二向色镜传输至所述铷泡。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述探测光用于将所述铷泡中的铷原子从基态激发至中间态；所述控制光用于将所述铷泡中的铷原子从中间态激发至里德堡态。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述探测光具有失谐ΔP；所述控制光具有失谐ΔC。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一二向色镜和第二二向色镜均用于反射所述控制光及透射所述探测光和参考光。


5.根据权利要求4所述的系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁冬生，叶英豪，史保森，郭光灿，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34