利用蓝失谐空心光束漏斗优化冷原子到光纤的耦合

我们从理论上研究了利用蓝失谐拉盖尔-高斯光束将冷原子耦合进空芯光子晶体光纤纤芯的过程。与使用红失谐高斯光束耦合原子相比，蓝失谐空心光束可以将冷原子限制在光束的最暗区域，从而最大限度地减少内态频移，并使导引对加热效应具有极高的鲁棒性。该单光束同时用作漏斗和导引，以最大化进入光纤的原子数量。在所提出的实验中，铷原子被装载到垂直放置的光纤上方的磁光阱中。我们观察到，对于绕阱轴具有高轨道动量的原子，存在一种引力-光学俘获效应，该效应阻止原子耦合到光纤：这些原子缺乏逃逸势阱的动能，因此被无限期地俘获在激光漏斗中。我们发现，通过将偶极力减小到俘获效应刚好消失的程度，可以优化原子到光纤的耦合。我们的模拟预测，通过使用一束低功率（2.5 mW）、远失谐（300 GHz）、具有 20 μm 半径纤芯的空心光纤的拉盖尔-高斯光束，可以将距离光纤 9 mm 处的磁光阱中 11% 的原子耦合进光纤。当磁光阱放置得更远时，使用更大纤芯的光纤可以实现超过 50% 的耦合效率。