利用空间结构光实现单个铯原子的窄线电四极冷却与无背景成像

该研究团队展示了在1064 nm光镊中,通过窄线6S1/2到5D5/2电四极跃迁,对单个133Cs原子进行无背景成像和边带冷却。5D5/2态通过6P3/2态衰变到基态,发射852 nm波长的光子,从而实现无背景成像。通过在685 nm激发光上编码自旋和轨道角动量,研究人员将原子定位在涡旋光束的暗中心,实现了保真度为99.58(3)%的无背景荧光直方图。通过调节光镊偏振椭圆率,实现了对拉伸态F = 4, mF = 4到F' = 6, mF' = 6循环跃迁的魔幻陷阱。研究团队在1.1 mK的陷阱中冷却至5 uK,并概述了基态冷却的策略。该工作比较了不同边带区域的冷却性能,同时探索了结构光的轨道角动量如何控制四极跃迁的选择规则。这些结果扩展了碱金属原子光镊阵列中高保真量子控制和冷却的工具箱。

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