激光驻波场汇聚铬原子制作纳米光栅三维仿真研究

近共振激光驻波场操纵中性原子实现纳米光栅沉积技术是一项新颖的研制纳米结构方法，该技术对开发和促进新型纳米、微米结构元件具有重要的研究意义。目前国内外在激光汇聚中性原子实现纳米光栅沉积技术的研究方面均是采用一维和二维方式进行仿真和分析，尚未出现利用三维仿真形式分析驻波场作用下原子的运动及沉积特性，只有通过三维仿真才能更细致、更详细、更本质的揭示驻波场作用下中性原子运动的本质特征和沉积的本质特性。基于此本项目拟采用四阶Runge-Kutta算法，通过三维仿真形式分析激光驻波场与中性原子的相互作用，实现中性原子在驻波场作用下的三维运动轨迹仿真和三维沉积过程仿真，继而实现纳米光栅三维沉积条纹对比度和半高宽特性分析，以探索激光驻波场作用下中性原子沉积纳米光栅结构的实质问题，本研究将对阐明外场中的原子性质及其操纵具有重要的研究意义，可为中性原子沉积制作纳米光栅结构提供本质的理论分析方法和新的研究思路。

通过项目的研究，主要完成了如下方面的研究工作：（1）研究了激光驻波场与中性原子相互作用的机理并分析中性原子在激光驻波场中的运动特性，建立了偶极力作用下中性原子运动轨迹的三维仿真模型；（2）基于半经典理论，利用四阶Runge-Kutta算法实现了激光驻波场作用下中性原子运动轨迹的三维仿真，并分析了激光驻波场参数对原子运动轨迹的影响，实现原子运动轨迹的最优化计算；（3）以中性原子三维运动轨迹的实现为基础，利用累计算法对三维运动轨迹进行激光驻波场的汇集计算，实现了激光驻波场作用下中性原子沉积纳米光栅结构的三维沉积仿真；（4）研究了中性原子沉积纳米光栅三维结构条纹的对比度、半高宽特性，获得最佳激光驻波场汇聚参数。基于项目的研究，在《物理学报》、《Chinese Physics B》、《Chinese Physics Letters》、《NIMB》等国内外主流期刊发表研究论文12篇，其中SCI收录6篇，EI收录3篇，获得国家发明专利授权1件，实用新型专利授权1件，获得广西2012年度自然科学优秀论文三等奖1篇。培养硕士研究生5名，已获得硕士学位3名。