消多普勒饱和吸收激光稳频教学实验平台

激光器是原子磁强计、原子陀螺仪等量子传感器的核心部件。量子传感器通过激光、磁场等与原子的相互作用,实现对相应物理量的高精度测量。激光频率优化及稳定是实现量子精密测量的关键技术。该文在理解原子能级跃迁、激光饱和吸收稳频原理基础上,搭建了消多普勒激光饱和吸收稳频教学实验平台,通过扫描铷原子的消多普勒饱和吸收光谱,将激光频率锁定在铷原子的D1线上,获得了频率高度稳定的激光输出。该平台能够使学生直接观测原子吸收与激光频率稳定的过程,有助于学生对激光与原子相互作用的深入理解以及实验动手能力的提升,为研究生和本科生的相关课程教学提供了有力支撑。     

双波长泵浦铯原子窄线宽激光的理论研究

为了进一步优化铯原子1469.9 nm激光的线宽,提出利用455.5 nm和1360.6 nm激光共同泵浦铯原子的方案.研究了铯原子能级布居几率随455.5 nm和1360.6 nm激光拉比频率的变化,模拟了455.5 nm和1360.6 nm泵浦光作用下,1469.9 nm激光线宽随腔损率、输出激光功率的变化.计算结...     

基于FPGA与MC8051 IP核的可调窄脉冲激光泵浦源的研制

介绍了一种基于FPGA与MC8051IP核的可调窄脉冲激光泵浦系统.该系统主要作为低重复频率光信号的放大器泵浦源.系统采用MOSFET作为功率开关管驱动半导体激光器发出的光脉冲作为激光泵浦源,可驱动大功率的LD,最大驱动功率可达30W.利用高速FPGA芯片（EP2C8）和VHDL语言,设计激光泵浦源的窄脉冲数字控制电路.利用MC8051软IP核实现智能控制,系统输出脉冲周期、脉冲宽度以及脉冲幅度都可调.系统采用多种有效保护措施,性能稳定可靠.     

有初始相干性注入的V型系统中的无粒子数反转激光非线性增益分析

本给出了有初始相干性注入的V型三能级系统理论模型,导出了在此系统中实现无粒子数反转激光的条件,分析了非线性增益大小跟驱动场和探测场Rabi频率、自发衰减率、原子注入速率比以及原子与探测激光场相互作用后从腔中排出速率之间的关系。     

有初始相干性注入的V型系统中的无粒子数反转激光非线性增益分析

本文给出了有初始相干性注入的V型三能级系统理论模型,导出了在此系统中实现无粒子数反转激光的条件,分析了非线性增益大小跟驱动场和探测场Rabi频率、自发衰减率、原子注入速率比以及原子与探测激光场相互作用后从腔中排出速率之间的关系。     

Rb原子饱和吸收光谱实验教学系统

饱和吸收光谱(saturated absorption spectroscopy,简称SAS)是一种常用的精密激光光谱技术,可用于消除光谱中的多普勒展宽。该技术是磁光阱实验体系的重要组成部分,是冷原子研究领域实验开展的基础。清华大学近代物理实验室自主设计和建设了饱和吸收光谱教学实验装置,并用于教学实践。使学生通过该实验学习理解原子能级、光谱展宽机制、吸收谱原理、微分谱应用方法等,并通过数据分析计算Rb原子气体温度、激发态寿命等,拓展眼界,启发兴趣,让学生对冷原子物理研究领域有更深入的理解。     

激光冷却是怎么回事？

高中《物理》(第二册) (必修加选修)第十一章的“热力学第二定律”一节中附表“一些实际的温度值”告知:实验室内已经获得的最低温度(激光冷却法) 2 .4×1 0 - 11K .究竟什么是激光冷却法?2 0世纪80年代,借助于激光技术获得了中性气体分子的极低温(例如1 0 - 10 K)状态,这种获得低温的方法就叫做激光冷却.激光冷却中性原子的方法是汉斯(T .W .H¨ansch)和肖洛(A .L .Schawlow)于1 975年提出的,80年代初实现了中性原子的有效减速冷却.激光冷却的基本思想是:运动着的原子在共振吸收迎面射来的光子后,只要激光的频率和原子的固有频率一致,…     

激光电子计数器的原理及制作

图 1为人教版高中《物理》第二册 (试验修订本·必修加选修 )第 2 36面中给出的光电计数器的基本原理示意图 .其中 A为发光仪器 ,B为光信号接收仪器 .当传送带上有物品挡住由 A射向 B的光信号时 ,B将接收到变化的光信号经信号处理系统处理 ,就会自动将其转化为相应的数字 ,实现自动计数功能 .据此 ,笔者以激光作控制信号 ,设计制作了一套光控计数器装置 ,具体介绍如下 .图 1一、装置原理只要激光器 (玩具激光笔 )发出的激光信号被物品挡住 ,光接收控制电路就会驱动干簧管接通 ,进而控制作为计数器用的计算器实现计数功能 .1 .光接收控制电…     

激光探测音频信息实验

在大学物理实验课中开设激光探测音频信息的设计实验,有利于激发学生的创新意识和动手能力.讨论了这一设计实验的基本原理、实验仪器等,研究了探测效果与入射光角度、硅光电池被照面积与感光面比值和音频信息频率的关系.实验结果表明:入射角在10～70°之间、照射面积与硅光电池感光面之比在1/4～1/2之间时,探测效果很好,音频信号频率越低探测效果越好.     

基于Nd:YAG晶体的1123 nm激光器实验设计

设计了一个基于Nd:YAG晶体的激光器教学实验,采用特殊设计的镀有高度选择性介质膜的反射镜严格控制每个谱线处的透射损耗,最终获得了单一、非常规的1 123 nm谱线激光,同时研究了1 123 nm激光的平均输出功率和横截面能量分布与泵浦水平和腔长的关系。在泵浦功率125 W,腔长310 mm情况下,得到的1 123 nm激光的平均输出功率为11. 12 W,光束质量因子为4. 9±0. 1和4. 6±0. 1。结果表明,较高的泵浦水平有利于输出功率的提高,但是会伴随着较差的光束质量;而较大的腔长则有利用光束质量的改善。     

LD泵浦Nd:GdVO4三能级激光跃迁研究

目的研究实现LD泵浦Nd：GdVO4三能级激光跃迁的相关条件.方法实验探测分析.结果得到在不同腔损耗情况下的能级跃迁光谱.结论由于发射截面大的四能级跃迁对激光上能级粒子数损耗严重,很难形成高效的三能级激光振荡,抑制四能级跃迁是获得这些三能级激光振荡的前提条件.随着腔镜对这些三能级跃迁损耗的增加,激光发射和泵浦吸收的平衡过程将导致激光发射波长蓝移.     

四能级原子系统中非线性原子吸收的理论研究

利用精确求解的方法,以N型四能级原子系统为例研究了原子吸收的非线性理论.借助于数学计算,探讨了外场失谐、探测光强及激发态能级向低能级衰减的分配系数对原子吸收的影响.结果表明：信号光的失谐使原子吸收谱发生纵向变化,增强透明效应;控制光的失谐使原子吸收谱吸收发生横向变化,透明窗口右移.当探测光强远小于或接近于信号光和控制光时,原子吸收均表现为电磁感应透明特征,只是在共振处透明程度发生改变.当衰减向两通道的分配系数改变时,原子吸收也改变.     

原子跃迁(高三)

1.发生跃迁的原子是一个还是一群? 例1 有一个氢原子处于量子数为n=3的激发态,则该氢原子最多能辐射几条谱线.其中频率最低的光的波长为多少米.在图1中标出. 解 (1)2条.3→2,2→1.如图     

原子跃迁中应注意的几个问题

一、分清发生跃迁的是一个原子还是一群原子例1 有一个氢原子处于量子数为n=3的激发态,则该氢原子最多能辐射几条谱线.其中频率最低的光的波长为多少米.在图1中标出.     

基于虚拟仪器技术的激光监听系统设计

运用虚拟仪器技术及图形化编程软件Lab VIEW,对激光监听装置的输出信息进行采集和处理,以实现长距离的激光监听探测。激光监听装置采用迈克尔逊干涉光路的原理设计,激光器发射激光并由分光器分为待测光与参考光两路相干光束,待测光经过声音信号调制后,与参考光在光电传感器接收面上实现干涉混频,利用Lab VIEW控件对采集的信号进行数据分析、声音还原、声音文件播放和保存等处理。这种方法与传统基于文本编程的语音内容解析方法相比,具有开发过程简单,成本低,人机交互界面友好等优点。实验结果表明,设计的基于虚拟仪器技术的激光监听系统可以探测15~20 m外房间窗户的声音信息,效果良好。     

电解饱和食盐水的实验改进

在新课程苏教版高一"化学1—氯气的生产原理"第38页"观察与思考"中,对电解饱和食盐水的实验表述如下(装置见图1):1.接通电源.铁棒饱和食盐水图1 氢氧化钠溶液原实验装置观察U形管内的变化。 2.通电一段时间后,用小试管套住a管,收集U形管左端产生的气体。Zm     

谈自制简易平行光源

利用手电筒进行多次改装 ,可成为实验效果比较好的平行光源 ,改装方法如下 :原电筒的光线做为平行光线的不足有二 :一是平行光光束宽 ;二是发散光线没有被利用 ,因此平行光线的亮度不够 ,如图 1所示 .为解决亮度问题 ,并形成一条很窄的光束 ,把电筒的圆玻璃片取下 ,再用一个同规格的电筒的凹面镜 (或叫电碗 ) ,如图 2 ,跟原电筒的凹面镜对扣在一起 ,并用套圈紧紧固定即成图 3所示装置 .这样 ,发散光线经反射镜 (凹面镜 )多次反射 ,几乎全部变成了平行光 ,使光束变窄 ,形成一条很细的平行光束 ,其亮度大大加强 ,便可以在无暗室的实验室里做有…     

自制光电效应的演示器

一、课本要求: 高中《物理》下册第八章“光的本性”第八节“光电效应”对演示实验提出了四点要求: (1)紫外线照射锌板使验电器带电(图8-18),即光电效应现象。 (2)由图8-19装置,研究光电流的饱和值和入射光强度的关系。 (3)由图8-19装置,ΚA间加反向电压,研究临界反向截止电压与入射光的强度和频率的关系。 (4)对于任何一种金属,入射光的频率必须大于某一极限频率才能产生光电效应;低于这个极限频率的光,无论强度如何,照射时间多久,也不能产生光电效应。对其要求(2)(3),可用与课本图8-19类     

用激光测量线材直径初探

一、引言目前,激光越来越广泛地应用于工业生产的各个环节,随着工业技术的发展和科学技术的提高,各生产厂家对生产线材的质量检测也在相应地改进,能够随时监测生产流水线上的线材直径已成为不可忽视的经济问题.针对钢厂在生产盘条的过程中速度快、温度高、不易实现在线测量的问题,利用激光的高强度、方向性好、单色性好的特点,我们设计了一套实验装置,给出了激光测量线材直径的一种方法,确定了静态线材直径与光强变化的线性关系,此种方法也适用于测动态线材直径.二、实验基本原理用激光测线材直径的简单原理是:让一束光通过一扩束镜使光斑扩大,均匀照射在—透镜L_1上,并成一定面积的平行光出射到达另一透镜L_2,用一探测器接收从透镜L_2出射的光,并把光信号转换成电信号在显示仪上显示出来.在两透镜中间放一线性材料,设原来光斑面积为S_θ=b×b,线材直径为a,如图1所示.则挡光面积: S_1=a×b,剩下光照面积为:S=S_o-S_1=b~2-ab,则挡光后的光强Ⅰ与原光强Ⅰ_O之比为:Ⅰ/Ⅰ_0=S/S_0=(b~2-ab)/b~2=(b-a)/b=1-a/b假设原来光强Ⅰ_0不变,则Ⅰ(?)b-a,据此,则通过显示信号的改变,,可知线材直径.实验原理图如图2所示:     

有趣的小实验——-声音“吹灭”蜡烛

声音具有能量, 它表达了物体的振动, 当声音传递 到人耳引起耳鼓膜振动时, 我们可以感觉到声音.它是 一种看不到、摸不着的声波.下面介绍用声音“吹灭”蜡 烛的实验. 实验器材: 田径比赛时用的发令枪, 蜡烛, 大一些 的抛物面反射镜一对(或铁锅一对), 直径30cm、焦距 8cm的抛物面反射镜, 光具座, 烛台, 十字夹, 试管夹, 铁架台等. 实验装置: 如图所示 实验步骤: 1. 将直径及焦 距相同的两个抛物 面反射镜分别固定 在铁架台上相反放 置, 间距60～70cm, 间距的大小是依照抛物面反射镜或锅的大小灵活而定. 2.在两个抛物面反射镜下方放置一个光具…