李子亮 師振蓮 王鵬軍?

1) (山西大學(xué)光電研究所， 量子光學(xué)與光量子器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 太原 030006)

2) ( 極端光學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心， 山西大學(xué)， 太原 030006)

(2020 年2 月23日收到; 2020 年4 月6日收到修改稿)

在空間尺度上簡(jiǎn)化冷原子實(shí)驗(yàn)裝置， 有利于實(shí)驗(yàn)室空間的充分利用， 特別有助于提高冷原子系統(tǒng)在航天、精密測(cè)量領(lǐng)域中的空間利用率. 本文采用四組永磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)構(gòu)造了用于冷卻俘獲中性鈉原子的二維磁光阱， 并且利用磁鐵組在豎直方向的剩磁分布實(shí)現(xiàn)了原子的塞曼冷卻. 鈉原子在二維磁光阱中進(jìn)一步冷卻俘獲， 這為處于高真空的三維磁光阱提供了一個(gè)高效的原子束流. 實(shí)驗(yàn)上通過(guò)優(yōu)化塞曼冷卻和二維磁光阱的參數(shù)， 測(cè)得三維磁光阱中最大的原子裝載率達(dá)2.3 × 109/s， 實(shí)現(xiàn)了6.2 × 109個(gè)原子的俘獲. 這種采用永磁鐵的二維磁光阱設(shè)計(jì)， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊， 有助于提高實(shí)驗(yàn)室的空間利用率. 此方案可以推廣到冷卻俘獲其他中性原子.

1 引 言

超冷原子系統(tǒng)由于所有的物理參數(shù)都可以實(shí)現(xiàn)人為控制， 不僅在量子模擬領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用[1-6]， 而且在精密測(cè)量等實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域也表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[7-9]. 實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)超冷原子的冷卻俘獲， 需要高真空的維持和光場(chǎng)、磁場(chǎng)的精確控制[10-12]， 因此需要龐大的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)滿足這些要求. 基于實(shí)際應(yīng)用的角度考慮， 如何在空間上最大地優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置， 來(lái)滿足在航天領(lǐng)域、精密測(cè)量領(lǐng)域的高度移動(dòng)性需求是目前大家普遍關(guān)心的問(wèn)題.

為了在空間上簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置和時(shí)間上縮短超冷原子的制備過(guò)程， 人們發(fā)展了許多實(shí)驗(yàn)技術(shù)大大縮短了超冷原子的制備時(shí)間， 比如采用二維磁光阱為處于高真空的三維磁光阱提供一個(gè)高效的冷原子束流[13]， 這樣的設(shè)計(jì)保證了三維磁光阱的高真空度和快速的原子裝載; 采用全光的方案實(shí)現(xiàn)超冷原子的制備[14，15]， 減少了在磁阱中的原子裝載和預(yù)冷卻過(guò)程; 采用直接的光學(xué)冷卻將超冷原子冷卻到量子簡(jiǎn)并[16，17]， 減少了傳統(tǒng)的蒸發(fā)冷卻過(guò)程. 在空間簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置方面， 冷卻堿金屬原子Li， Na一般需要采用塞曼冷卻技術(shù)[18-20]將原子減速到小于三維磁光阱的俘獲速度， 才能在三維磁光阱中實(shí)現(xiàn)冷卻俘獲[21，22]. 其中塞曼冷卻裝置所需的磁場(chǎng)由通電線圈提供， 通常長(zhǎng)度在1 m左右. 這種設(shè)計(jì)不但占用較大的空間， 而且需要額外的冷卻系統(tǒng)來(lái)對(duì)通電線圈進(jìn)行冷卻. 而采用永磁鐵取代通電線圈提供用于塞曼冷卻所需磁場(chǎng)的方案[23，24]， 可以極大地在空間上優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置， 且不需要復(fù)雜的冷卻系統(tǒng).為了增加冷原子系統(tǒng)的便攜性， 人們發(fā)展了原子芯片技術(shù)， 將實(shí)驗(yàn)中需要的磁場(chǎng)集成到約25 mm ×30 mm的原子芯片上[25，26].

本文介紹了實(shí)驗(yàn)上采用四組永磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)構(gòu)造了冷卻俘獲鈉原子的二維磁光阱， 并且利用永磁鐵組在豎直方向的剩余磁場(chǎng)滿足了塞曼冷卻鈉原子的磁場(chǎng)需求. 這樣設(shè)計(jì)的二維磁光阱為三維磁光阱提供了一個(gè)高效的原子束流. 通過(guò)優(yōu)化二維磁光阱和塞曼光場(chǎng)的參數(shù)， 在三維磁光阱中測(cè)的最大原子裝載率達(dá) 2.3 × 109/s， 實(shí)現(xiàn)了 6.2 × 109個(gè)原子的俘獲， 這個(gè)結(jié)果可以比擬使用塞曼冷卻裝置方案的原子裝載率. 對(duì)比為三維磁光阱提供原子束流的傳統(tǒng)塞曼冷卻裝置， 這種采用永磁鐵構(gòu)建二維磁光阱的方案由于是徑向原子裝載， 高溫鈉爐中噴射出的高速原子不會(huì)穿過(guò)差分管影響三維磁光阱所在的高真空環(huán)境， 還可以避免其與三維磁光阱中已俘獲原子發(fā)生碰撞引起的損耗. 這種設(shè)計(jì)方案具有資源投入少、節(jié)約實(shí)驗(yàn)空間、不需要額外的冷卻裝置等優(yōu)勢(shì)， 可以推廣到冷卻俘獲其他中性原子.

圖 1 (a)真空系統(tǒng)示意圖; (b)二維磁光阱的實(shí)驗(yàn)裝置(插圖為沿y軸觀測(cè)到的原子團(tuán)); (c) D2線鈉原子的冷卻方案Fig. 1. (a) Diagram of the vacuum system; (b) schematic diagram of the two-dimensional magneto-optical trap (2DMOT)， the insert shows the observed atoms along y axis; (c) sodium cooling scheme on the D2 line.

2 鈉原子二維磁光阱實(shí)驗(yàn)裝置

采用永磁鐵構(gòu)建二維磁光阱的方案首先由Tiecke等[27]成功應(yīng)用于俘獲堿金屬原子6Li. 由于此方案與傳統(tǒng)塞曼冷卻方案相比有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)， 目前已經(jīng)被應(yīng)用于冷卻堿金屬原子23Na[28]，39K[29]和堿土金屬原子Sr[30]， 并且Li等[31]提出了多變帶冷卻光的優(yōu)化方案并在實(shí)驗(yàn)上獲得了大數(shù)目的6Li原子.

本實(shí)驗(yàn)中采用的真空系統(tǒng)如圖1(a)所示， 可以看出二維磁光阱所處的真空腔為一個(gè)不銹鋼八邊形真空腔， 真空度為 2.5 × 10—8Pa， 采用 40 L/s的離子泵維持真空度. 真空腔所占空間尺寸約為150 mm × 150 mm × 70 mm. 裝有 5 g 鈉的原子源位于八邊形真空腔的正下方， 與真空腔中心垂直距離210 mm， 通過(guò)CF16法蘭與八邊形真空腔體相連. 三維磁光阱所處的真空腔為熔融石英制造的長(zhǎng)方體玻璃腔體 (40 mm × 40 mm × 100 mm)，真空度為 1 × 10—9Pa， 采用 150 L/s 的離子泵維持真空度. 兩級(jí)真空腔體的幾何中心的水平距離280 mm (沿x軸). 為了維持兩個(gè)真空腔的壓強(qiáng)差，實(shí)驗(yàn)上采用一個(gè)長(zhǎng)度190 mm、內(nèi)部直徑6 mm、無(wú)氧銅制造的差分管連接兩個(gè)真空腔體.

實(shí)驗(yàn)中二維磁光阱光路是由兩束交叉的589 nm激光束組成， 如圖1(b)所示. 兩束激光分別與z軸成 ± 45°穿過(guò)八邊形真空腔， 再被零度高反鏡原路反射. 二維磁光阱的高斯光束直徑為20 mm， 單束光的總光強(qiáng)約為2.5Isat(Isat為飽和光強(qiáng)，Isat=6.26 mW/cm2[32])， 其中包含冷卻光和再抽運(yùn)光兩種頻率組分， 光強(qiáng)比約為Icool/Irepump≈3 .冷卻光頻率相對(duì)于23Na D2線負(fù)失諧18.2 MHz， 再抽運(yùn)光頻率相對(duì)于23Na D2 線失諧57.3 MHz， 如圖1(c)所示. 實(shí)驗(yàn)上為了提高二維磁光阱的原子俘獲率， 采用一束線偏振的塞曼減速光沿—z方向照射原子， 其中塞曼冷卻光頻率相對(duì)于23Na D2線負(fù)失諧309 MHz， 塞曼再抽運(yùn)光束頻率相對(duì)于23Na D2線負(fù)失諧251.3 MHz.

圖 2 (a)二維磁光阱的磁場(chǎng)分布模擬圖; (b)， (c)， (d)分別是yz平面、xz平面、xy平面的磁場(chǎng)分布模擬圖(圖(b)中分別標(biāo)出了沿著y軸和z軸磁場(chǎng)變化)Fig. 2. (a) Magnetic field distribution in a two-dimensional magneto-optical trap; (b)， (c)， (d) are the magnetic field distribution in yz plane， xz plane and xy plane， (The curves in panel (b) shows the magnetic field change along y-axis and z-axis).

為了構(gòu)造二維磁光阱所需的磁場(chǎng)， 實(shí)驗(yàn)中通過(guò)設(shè)計(jì)4個(gè)汝鐵硼(Nd-Fe-B)永磁鐵組的磁場(chǎng)空間分布來(lái)實(shí)現(xiàn). 每組包括9個(gè)磁鐵， 每個(gè)磁鐵大小為30 mm × 10 mm × 3 mm. 將 4個(gè)磁鐵組分別放置在xz平面中一個(gè)長(zhǎng)方形的4個(gè)頂點(diǎn)， 每個(gè)磁鐵組的幾何中心與長(zhǎng)方形的頂點(diǎn)重合， 長(zhǎng)方形的幾何中心與八邊形真空腔的幾何中心重合， 如圖2所示. 長(zhǎng)方形邊長(zhǎng)沿z軸長(zhǎng)105 mm， 沿x軸長(zhǎng)80 mm (x軸是二維磁光阱的軸線方向)， 在x=0平面原子冷卻區(qū)域，測(cè)量z方向的磁場(chǎng)梯度為35.8 G/cm[33](1 G = 10—4T). 同時(shí)永磁鐵組在z軸方向的剩余磁場(chǎng)用作豎直方向塞曼減速原子所需的磁場(chǎng).

汝鐵硼(Nd-Fe-B)永磁鐵工作允許的最高溫度為80 ℃. 實(shí)驗(yàn)中八邊形真空腔體需要加熱， 為了防止緊挨腔體的磁鐵組退磁， 實(shí)驗(yàn)上加裝通水支架對(duì)磁鐵進(jìn)行制冷. 值得指出的是， 此方案中永磁鐵組在沿x方向280 mm三維磁光阱處的剩磁約為5 mG， 可以通過(guò)補(bǔ)償?shù)卮艌?chǎng)的線圈完全抵消，不會(huì)對(duì)后續(xù)的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響. 而在直接采用永磁鐵實(shí)現(xiàn)塞曼減速器的方案中， 三維磁光阱處的剩磁約為高斯量級(jí)， 需要額外的裝置進(jìn)行補(bǔ)償.

為了研究此方案中二維磁光阱磁場(chǎng)的空間分布， 通過(guò)有限元分析軟件Comsol模擬永磁鐵組的磁場(chǎng)空間分布， 結(jié)果如圖2所示. 圖2(a)是完整的三維模擬圖. 圖2(b)—(d)分別展示了yz平面、xz平面、xy平面的磁場(chǎng)分布模擬圖. 從圖2(b)可以看出， 在yz平面除了中心的磁場(chǎng)零點(diǎn)， 還存在4個(gè)磁場(chǎng)零點(diǎn). 這種情況與采用繞制線圈構(gòu)造二維磁光阱磁場(chǎng)的情形是不同的， 會(huì)影響實(shí)驗(yàn)中冷卻光的偏振選擇. 從圖2(c)和圖2(d)可以看出磁場(chǎng)沿x方向的中心區(qū)域(原子俘獲區(qū)域)磁場(chǎng)為零， 并且觀測(cè)到沿x方向(二維磁光阱的軸向)磁場(chǎng)梯度是不同的， 形成了一個(gè)空間變化的勢(shì)阱. 這個(gè)磁場(chǎng)分布與采用方形通電線圈構(gòu)造二維磁光阱的磁場(chǎng)分布是不同的， 其中沿著磁光阱軸向的磁場(chǎng)梯度是基本相同的.

3 磁光阱中原子數(shù)和裝載率參數(shù)的確定

實(shí)驗(yàn)中， 鈉源被加熱到205 ℃ (鈉的熔點(diǎn)是97.8 ℃)， 鈉原子從鈉爐中噴出， 此時(shí)原子的最概然速率為kB為 玻爾茲曼常數(shù)，T為原子氣體的溫度，m為原子的質(zhì)量. 原子首先被塞曼減速光減速， 然后低速原子在二維磁光阱中被俘獲. 一束推送光沿x方向把二維磁光阱俘獲的鈉原子推送到處于高真空度的三維磁光阱中. 三維磁光阱的磁場(chǎng)梯度為2.7 G/cm，光束高斯直徑為25 mm， 總光強(qiáng)為179 mW， 其中冷卻光和再抽運(yùn)光的光強(qiáng)比約為，冷卻光頻率相對(duì)于23Na D2線負(fù)失諧35 MHz， 再抽運(yùn)光頻率相對(duì)于23Na D2線負(fù)失諧7.2 MHz.

3.1 用熒光收集法確定原子數(shù)

三維磁光阱中的原子數(shù)通過(guò)測(cè)量磁光阱中原子云發(fā)射的熒光強(qiáng)度來(lái)估算. 熒光由磁光阱中處于激發(fā)態(tài)的原子自發(fā)輻射得到， 與磁光阱中的原子數(shù)滿足這樣的關(guān)系式[34，35]:

其中I是冷卻光總光強(qiáng)， 當(dāng)考慮σ±偏振光場(chǎng)下|F=3，mF=±3〉→|F=2，mF=±2〉躍遷時(shí)，Isat=. 當(dāng)考慮空間為各向同性的偏振光場(chǎng)時(shí)，Isat，eff=13.41 mW/cm2[32]. 將(3)式代入(2)式，原子激發(fā)態(tài)的態(tài)密度表示為

代入(1)式， 可以得出原子團(tuán)輻射熒光與冷卻光光強(qiáng)的關(guān)系:

磁光阱中原子團(tuán)的輻射熒光來(lái)自激發(fā)態(tài)原子的自發(fā)輻射， 輻射方向是各向同性的. 實(shí)驗(yàn)上探測(cè)系統(tǒng)所探測(cè)的立體角和熒光輻射的立體角的比值其中r=11 mm 是收集熒光所用透鏡的半徑，是透鏡和原子之間的距離.探測(cè)系統(tǒng)的熒光功率與原子團(tuán)輻射總功率滿足關(guān)系

實(shí)驗(yàn)中使用光電探測(cè)器(Thorlabs公司， 型號(hào):PDA36 A(-EC))探測(cè)三維磁光阱中原子云的輻射熒光. 光電探測(cè)器測(cè)量范圍為350—1100 nm， 在波長(zhǎng) 589 nm 處響應(yīng)系數(shù)RPD=0.275 A/W ， 增益擋位在 70 dB 對(duì)應(yīng)增益GPD=4.75×106V/A ， 光電探測(cè)器輸出電壓和探測(cè)功率的關(guān)系為

將(5)式和(6)式代入(7)式， 得到磁光阱中的原子數(shù)與光電探測(cè)器輸出電壓值的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)中， 三維磁光阱冷卻光的光強(qiáng)I=27.30 mW/cm2， 頻率失諧Δ=-35 MHz ， 對(duì)應(yīng)的參數(shù)α=6.02×10-10V .

3.2 磁光阱的原子裝載率

實(shí)驗(yàn)中， 二維磁光阱為三維磁光阱提供原子束流， 三維磁光阱中俘獲的原子數(shù)隨時(shí)間的變化(如圖3所示)， 可以用簡(jiǎn)單的速率方程模型來(lái)分析[36，37]

其中N是俘獲的原子數(shù)，L是三維磁光阱裝載率，γbg是已俘獲的原子與背景氣體的二體碰撞損失率，γNa是已俘獲的原子與未俘獲原子的碰撞損失率，γtot=γNa+γbg定義為總的碰撞損失率. 當(dāng)裝載率和總的碰撞損失率相同時(shí)， 三維磁光阱中的原子數(shù)達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡[37，38]. 可以得到三維磁光阱中原子的裝載曲線滿足如下關(guān)系式:

圖 3 打開(kāi)和關(guān)閉塞曼減速光兩種情形下的三維磁光阱中原子裝載曲線Fig. 3. Atom loading curves in three-dimensional magnetooptical trap (3DMOT) with and without the Zeeman slower beam.

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)上使用光電探測(cè)器來(lái)監(jiān)測(cè)三維磁光阱中原子云的熒光隨時(shí)間的變化， 通過(guò)光電探測(cè)器輸出電壓值實(shí)現(xiàn)對(duì)原子數(shù)的估算和裝載速率的擬合測(cè)量. 圖3給出了兩種條件下三維磁光阱中原子的裝載曲線， 圖中黑線為優(yōu)化各項(xiàng)參數(shù)后的情形， 此時(shí)三維磁光阱俘獲了6.2 × 109個(gè)原子， 特征時(shí)間1/γtot=2.8 s. 圖中藍(lán)線為關(guān)閉塞曼減速光的情形，此時(shí)俘獲了8.6 × 108原子， 特征時(shí)間 9.4 s. 可以看出實(shí)驗(yàn)中塞曼減速機(jī)制的引入使得俘獲原子數(shù)增加了7.2倍.

實(shí)驗(yàn)上， 通過(guò)掃描二維磁光阱冷卻光和塞曼減速冷卻光的參數(shù)， 包括光強(qiáng)、頻率失諧和偏振， 得到不同條件下三維磁光阱中原子的裝載曲線， 擬合得到裝載速率來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)二維磁光阱的優(yōu)化.

4.1 二維磁光阱冷卻光的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)測(cè)量了不同二維磁光阱冷卻光功率和頻率失諧下的三維磁光阱裝載率， 如圖4(a)和圖4(b)所示. 當(dāng)二維磁光阱冷卻光功率小于25 mW時(shí)，原子裝載率隨著冷卻光功率的增加而增加; 當(dāng)冷卻光功率達(dá)到25 mW時(shí)， 原子裝載率基本達(dá)到了飽和值. 圖4(b)中給出二維磁光阱冷卻光頻率失諧對(duì)裝載率的影響. 可以看出， 當(dāng)二維磁光阱冷卻光頻率失諧處于—20 MHz附近時(shí)， 頻率的改變對(duì)裝載率影響很小. 當(dāng)二維磁光阱冷卻光頻率趨近于共振時(shí)， 裝載率迅速減小到0; 而當(dāng)二維磁光阱冷卻光頻率趨向于失諧更大的條件時(shí)， 裝載率緩慢減小. 最后實(shí)驗(yàn)上二維磁光阱冷卻光頻率失諧優(yōu)化為相對(duì)23Na D2線負(fù)失諧18.2 MHz， 此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)原子的最大俘獲.頻率失諧值的選取與原子激發(fā)態(tài)的超精細(xì)分裂有關(guān)[27，28]. 實(shí)驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果基本與 Lamporesi等[28]的工作一致.

圖 4 裝載率L隨二維磁光阱冷卻光功率P (a)和頻率失諧 (b)的變化Fig. 4. Loading rate versus the power P (a) and frequency detuning (b) of the cooling beams in two-dimensional magneto-optical trap.

圖 5 裝載率L隨塞曼光功率P (a)、頻率失諧 (b)和半波片旋轉(zhuǎn)角(c)的變化Fig. 5. Loading rate versus the power P (a)， frequency detuning (b) and rotation angle of linear polarization(c) of Zeeman beam.

4.2 塞曼冷卻光的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)上還研究了塞曼減速冷卻光功率和頻率失諧對(duì)原子裝載率的影響. 從圖5(a)可以看出， 原子裝載率隨著塞曼減速冷卻光功率的增加而增加，受實(shí)驗(yàn)條件限制， 可以提供的最大冷卻光功率為85 mW. 此時(shí)測(cè)量到的裝載率為 2.3 × 109/s， 比關(guān)閉塞曼減速冷卻光時(shí)(P= 0 mW)的裝載率9.6 ×107/s， 提高了約24倍. 我們知道鈉源中噴射出來(lái)的原子速度服從麥克斯韋-玻爾茲曼分布. 當(dāng)關(guān)閉塞曼減速光時(shí)， 只有極少部分原子被二維磁光阱俘獲. 當(dāng)塞曼減速光打開(kāi)時(shí)， 由于塞曼減速機(jī)制導(dǎo)致大量的原子被減速到二維磁光阱的俘獲速度之內(nèi)，使得二維磁光阱可以有效俘獲原子. 實(shí)驗(yàn)上也觀測(cè)到了未被二維磁光阱俘獲的高速原子會(huì)沉積在塞曼光注入方向的玻璃窗片上， 可以通過(guò)將窗片加熱到80 ℃來(lái)避免原子沉積問(wèn)題.

圖5(b)給出了原子裝載率隨塞曼減速冷卻光頻率失諧的變化， 當(dāng)冷卻光頻率為相對(duì)23Na D2線負(fù)失諧309 MHz時(shí)， 原子裝載率達(dá)到最大值. 圖5(c)給出了塞曼減速光線偏振旋轉(zhuǎn)角對(duì)原子裝載率的影響. 實(shí)驗(yàn)上通過(guò)旋轉(zhuǎn)半波片實(shí)現(xiàn)線偏振光偏轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié). 當(dāng)半波片固定在 90°， 180°， 270°時(shí)， 塞曼減速光束線偏振方向沿x方向， 此時(shí)原子裝載率達(dá)到最大值. 同時(shí)從圖2(b)可以看出， 沿著原子的塞曼冷卻方向z，磁場(chǎng)的方向?yàn)閥指向. 實(shí)驗(yàn)上塞曼光束只有線偏振沿x方向時(shí)， 可以獲得塞曼減速所需的最大強(qiáng)度的圓偏振分量， 實(shí)現(xiàn)最佳的塞曼冷卻效果. 從圖5(c)可以看出， 當(dāng)半波片固定在 135°和 225°時(shí)， 塞曼減速光束線偏振方向沿y方向， 此時(shí)塞曼冷卻效果最弱， 塞曼減速所需的圓偏振分量近乎為零， 三維磁光阱中原子裝載率最小僅為3.8 × 108/s， 但是還是大于關(guān)閉塞曼減速冷卻光時(shí)的裝載率. 對(duì)塞曼光的利用效率低是這種采用永磁鐵二維磁光阱方案的設(shè)計(jì)缺點(diǎn).

5 結(jié) 論

本文介紹了實(shí)驗(yàn)上采用永磁鐵的二維磁光阱設(shè)計(jì). 實(shí)驗(yàn)上通過(guò)設(shè)計(jì)永磁鐵組合產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)構(gòu)建二維磁光阱所需的磁場(chǎng). 然后利用永磁鐵組在豎直方向的剩磁分布實(shí)現(xiàn)了原子的塞曼冷卻. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這樣的設(shè)計(jì)方案可以為處于高真空度的三維磁光阱提供一個(gè)高效的鈉原子束流， 獲得的原子裝載效率可以與傳統(tǒng)的塞曼減速方案相比擬. 實(shí)驗(yàn)中經(jīng)過(guò)優(yōu)化二維磁光阱和塞曼冷卻光的參數(shù)， 在三維磁光阱中測(cè)得最大原子裝載率為2.3 × 109/s，實(shí)現(xiàn)了6.2 × 109個(gè)原子的俘獲. 這些為后續(xù)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究提供了良好的基礎(chǔ).