研究方向简介--卫栋
时间：2016-05-23 10:27:33作者：卫栋来源：
"Think as a physicist, and work as an engineer"是我们的工作方式，我们的目的是运用并发展新的技术来发现和解决新的物理问题，促进物理学与前沿技术的发展。——题记
我的研究领域是原子分子与光物理(AMO)。目前的研究兴趣包括但不限于下列几个方面：
1. 基于冷原子的量子光学研究
二十世纪八十年代早期发展起来的激光冷却技术开拓了一个全新的低温领域——稀薄原子气体低温系统。1997年，朱棣文、塔诺季和菲利普斯因为在这一领域的杰出贡献而荣获诺贝尔物理学奖。1995年，物理学家又成功地将玻色气体冷却到了量子简并状态，得到了玻色爱因斯坦凝聚体，E.Cornell， W.Ketterle 和 C.Wieman 三人因此荣获了 2001年度的诺贝尔物理学奖。简单地说，固体或液体中的原子之间具有很强的相互作用力，我们很难对它们进行操控。气体中原子则不断地在作无规则热运动，即使在室温下空气中的原子分子的速率也达到几百米/秒。在这种快速运动的状态下，即使有仪器能直接进行观察，它们也会很快地就从视场中消失，因此难以对它们进行研究和利用。降低其温度，可以使它们的速率减小，但是问题在于：气体一经冷却，它就会先凝聚为液体，再冻结成固体。而只有接近绝对零度（－273.16℃）时，原子运动速率才会大为降低。激光冷却就可以得到这样既保持气体状态、又温度极低的原子样品。在实验上，我们采用六束激光束，并结合磁场的条件下，可以将碱金属原子冷却并俘获住，得到约100微开尔文的原子样品，冷原子介质消去了多普勒展宽的影响，是开展量子光学研究工作的很好的介质。另一个技术是电磁感应透明，这是一个量子干涉效应，它可以消除共振条件下介质对光的吸收。将这两个技术结合起来，可以开展的工作有：单光子的产生和调制、量子存储、量子计算等等。
2. 量子精密测量研究
目前的热力学温标是由水的三相点温度（273.16K）作为基准点来定义的，单位是开尔文（kelvin）。热力学理论告诉我们，玻尔兹曼常数是连接温度和热能的桥梁。我们可以通过能量和玻尔兹曼常数实现对温度的标准单位（开尔文）进行重新定义，这种方法可以避免宏观物理量的引入，具有更高的精确度。为了实现这一目的，近年来提出了一种新的光学测量方法，它通过测量原子或分子气体的多普勒吸收谱，然后对吸收谱线进行拟合反推得出玻尔兹曼常数。2007年，法国C.Daussy小组利用氨4NH3分子气体作为吸收介质，首次使用激光光谱法对玻尔兹曼常数进行了测量；2008年，意大利L.Gianfrani小组利用CO2气体测定的玻尔兹曼常数的不确定为 1.6*10-4，2015年，澳大利亚阿德雷德大学Luiten小组利用Cs原子作为吸收介质测量得到的玻尔兹曼的不确定度为71*10-6。我们主要研究基于原子吸收谱线实现玻尔兹曼常数的精密测定。原子谱线相对简单，理论清楚，与之对应波长的激光器容易得到。在室温下，铷原子气体的D2线的多普勒展宽约500MHz，比较显著，易于测量。相比于分子气体，原子气体具有更低的气压，原子之间的碰撞很少，导致碰撞线型增宽较小。我们将采用半导体激光器，通过PDH锁频方法，将激光器的频率锁定在超稳FP腔上。然后建立一套对原子样品进行精确控温的温度控制系统，通过对原子吸收谱线的精确测量，实现对玻尔兹曼常数的精确测定。
3. 自加速光束的研究
自加速光束或光波包因具有无衍射、自愈合以及自加速传输等奇异特性引起了人们的广泛关注。无衍射是指光束横截面上的光强分布不随传播距离的增加而变化；自愈合是指光束在传播过程中被障碍物挡住一部分后经过一段距离的传输能够恢复原来的形状；自加速是指光束能够自动地沿着曲线传播。这些性质使得自加速光束在微粒操控、光子弹等领域具有重要的应用。自加速光束有好多种，如艾里光束、螺旋光束等。在最近几年，人们对它的研究涉及了理论和实验、线性和非线性、旁轴和非旁轴、基础研究和潜在应用等多个方面，其中如何对自加速光束进行调控是一个重要的研究课题。我们主要基于相干原子介质开展对自加速光束调控的研究。利用量子光学和非线性光学技术，研究在原子介质中自加速光束传输特性的相干调控；研究具有量子关联特性的孪生自加速光场的产生和传输特性以及自加速光波包的存储，该研究对自加速光束在量子通讯以及量子信息处理等领域的实际应用具有重要意义。