基于光学超晶格的激光光束整形技术及其在原子分子物理中的潜在应用研究

本项目的主要研究内容：（1）理论上计算高斯激光束通过特殊设计的光学超晶格（作为激光频率转换以及光束整形晶体）后，整形激光束的三维空间光强分布；（2）设计并制作将入射高斯激光束整形成半高斯光束以及环状空心光束的光学超晶格，设计相应的光路，进行光学实验研究；（3）将设计制作的光学超晶格与激光系统组合构建一个光束整形器；（4）理论上研究利用通过光学超晶格整形获得的半高斯光束或者环状半高斯光束构建原子分子光学器件，采用蒙特卡罗方法详细研究原子分子在整形后的激光场中的动力学过程，并讨论其在原子分子物理、信息科学与冷化学等领域的潜在应用。

本项目主要完成了以下研究内容：（1）提出、设计并实现了采用侧向调制的周期性极化的LiTaO3光学超晶格晶体（TPPLT）进行频率变换以及光束整形，首次在实验上实现了入射的1064nm高斯激光束经过设计好的TPPLT晶体之后变为532nm半高斯激光束。（2）提出并研究了一种利用高斯光束在非线性介质中传输时具有self-bending现象将高斯激光束整形成空心激光束的新方案；（3）研究了基于半高斯激光束以及静电存储环构建的多级分子光学Stark减速器方案；（4）研究了基于空心激光束的单原子强度梯度冷却方案；（5）提出并研究了一种采用特定设计的微结构金属表面激发的表面等离激元（SPP）干涉光场为掩模光场实现一维、二维甚至三维纳米分子沉积方案。