【摘 要】
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自玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）在实验上实现以来,超冷原子已经成为人们研究量子现象非常重要的平台。利用人造规范场在中性原子中实现自旋轨道耦合,以此来模拟固体材料中难以观测的现象,例如:拓扑绝缘体、量子霍尔效应等。利用光操控Feshbach共振,改变原子间的相互作用。此外对于里德堡原子具有寿命长、半径大、易被电离等特点,近年来里德堡原子结合电磁诱导透明（EIT）现象的研究已经成为热点,例如单光子源的
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自玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）在实验上实现以来,超冷原子已经成为人们研究量子现象非常重要的平台。利用人造规范场在中性原子中实现自旋轨道耦合,以此来模拟固体材料中难以观测的现象,例如:拓扑绝缘体、量子霍尔效应等。利用光操控Feshbach共振,改变原子间的相互作用。此外对于里德堡原子具有寿命长、半径大、易被电离等特点,近年来里德堡原子结合电磁诱导透明（EIT）现象的研究已经成为热点,例如单光子源的制备、量子逻辑门的实现、以及量子模拟等。本论文主要介绍了基于40K简并费米气体系统中的一些工作:在40K简并费米气体基态的两个超精细态中实现等组份混合态的制备;在实验上实现了自旋张量-动量的耦合;在简并费米气体中通过EIT现象来测量里德堡原子激发态光谱。对我们的实验系统做全面的升级改进:将原来一级的三维磁光阱（MOT）改为二维磁光阱,相应地对光路以及磁场线圈重新设计;在一级MOT窗片处放置紫外灯去掉吸附在气室内壁上的原子,提高原子俘获速率;将原来的明亮MOT改为暗MOT,提高原子云的密度;通过补偿线圈来弥补因水温变化引起磁场的起伏,排除系统环境噪声给磁场造成的影响。在40K简并费米气体基态F=9/2的两个超精细态中制备等组份的混合态:先将原子制备在一个单一态上,然后作用连续的方形射频脉冲将原子快速制备成等组份的混合态。我们采用美国德克萨斯大学达拉斯分校的张传伟教授小组提出的理论方案,在实验上实现了自旋张量和线性动量之间的耦合（STMC）,测量了STMC的注入射频谱以及动量分辨谱,并证明中间态是一个暗态。40K超冷简并费米气体中,在一个阶梯型的结构中,利用电磁诱导透明效应测量了里德堡原子激发态光谱,得到了ns和nd的谱线。我们采用两种不同探测光功率的方法来测量:一是通过EIT效应,锁定弱的探测光扫描强的耦合光来得到里德堡激发态能谱;二是采用强聚焦的探测光诱导里德堡原子间的强相互作用快速离子化,从而使得基态原子快速损耗。此外,在主量子数较高时,我们还测到了一个谱线与偶极禁戒的np态谱线吻合,可能是系统中残留的微弱电场导致的。
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