CaF光学Stark效应文献综述

文献综述

具有超低温度的冷分子是目前原子、分子、光物理的研究前沿,开展对冷分子的研究可以推动量子光学、精密测量科学、冷分子精密光谱学、冷分子化学、超冷化学、冷分子物理、冷分子光学、量子信息科学、凝聚态物理，甚至生物、天文等领域的发展，提高国家的科学研究水平。

然而由于分子的结构十分复杂，冷原子技术无法简单有效地拓展到分子体系，于是科学家们发展了一系列制备冷分子的方法，主要包括CaF、SrF等分子直接激光冷却、中性分子的缓冲气体冷却、脉冲超声分子束的静电Stark减速或静磁Zeeman减速、脉冲超声分子束的光学Stark减速、激光冷却原子的光子缔合法、Feshbach共振缔合法等等^[1]。分子束减速技术是其中最为有效的方法之一,目前，分子减速技术(包括静电Stark减速、静磁Zeeman减速和光学Stark减速)已经逐步走向成熟。

交流Stark效应是指处于非均匀光场中的中性分子(或原子)将感应出一个电偶极矩，从而因受到激光场的偶极相互作用而改变分子(或原子)的运动状态的现象。因此当一个分子(或原子)在非共振激光场中运动时，将受到光场的电偶极相互作用。分子所受偶极力的大小正比于激光场的强度梯度，方向与激光失谐量的正负有关。当激光为红失谐时，光场偶极力指向光场强度最强的地方；而当激光为蓝失谐时，光场偶极力指向光场强度最弱的地方。所以，利用红失谐(或蓝失谐)激光场与中性原子间的光学偶极相互作用，即可实现冷分子(或冷原子)的激光操纵与控制^[3]。

本文主要研究CaF^[4]近共振红失谐光学Stark效应，利用量子力学微扰理论，通过研究高转动能级及超精细结构的微扰相互作用及其修正得到Stark势随激光功率及失谐量的变化关系。近共振交流Stark效应和激光频率失谐量、激光功率密度、分子的跃迁偶极矩、Franck-Condon因子有关，激光频率失谐量越小，近共振交流Stark效应越强，因此只要激光失谐量取的合适，较小的激光功率密度可以产生很强的交流Stark效应。

CaF是碱土金属氟化物，它的跃迁偶极矩和Franck-Condon因子都比较大，具有很强的近共振交流Stark效应。在原子物理中，近共振光引起的交流Stark频移随近共振光频率的失谐量减小而增大，因此近共振激光可以对原子产生很强的交流Stark效应，那么对于分子而言，也应该具有近共振交流Stark效应。微波Stark减速器利用近共振微波和极性分子相互作用产生的交流Stark势来减速分子。在相同功率的条件下，近共振微波产生的交流Stark势比远红失谐的微波强。微波Stark减速器利用的是同一个电子态转动能级间的近共振交流Stark效应，而近共振激光辅助Stark效应是基于不同电子态转动能级间的近共振交流Stark效应^[2]。目前还没有关于不同电子态转动能级间的近共振交流Stark效应的文献报道。因此，本文以CaF分子为例，研究基态分子的近共振交流Stark效应，可以为近共振激光辅助Stark减速和全光阱囚禁等实验提供理论基础。

参考文献：

[1]程旭. 碱土金属氢化物、氟化物、氧化物分子的Franck-Condon因子和跃迀频率的研究[D].华东师范大学,2015.

[2]陈凯.激光辅助分子Stark减速及应用(硕士学位论文).南通大学,2017

[3]侯顺永,尹亚玲,印建平.第二讲 分子束的静电Stark减速、静磁Zeeman减速和光学Stark减速技术[J].物理,2017,46(7):446-456.