光偶极阱中的原子-离子相互作用

中性原子与单个离子在光偶极阱中的相互作用实验示例。

概述

在该示例中，我们把锂原子的 MOT / 光偶极阱（ODT）与钡离子的冷却、移位和态检测组合成一次完整 的原子-离子相互作用实验。实验类 interaction_optical_trapping 继承 Experiment，主流程由 init_CMOT、absorption_imaging、expose_camera 与 run 等方法分阶段搭建。

一次典型序列大致为：先装载 MOT 并把离子预冷、移位“让开”，再装载原子云进入 CMOT 与光偶极阱，经蒸发、自旋极化后让离子移回并与原子相互作用（可做损失谱或 Feshbach 共振测量），最后做光学测温、吸收成像与离子产物态检测。

主要设备

类别设备（节选）用途
锂 MOT/CMOTli_cooling_aom / li_repump_aom / li_zeeman_aom、dds_0/1、li_mot_det_switch冷却/再泵浦/塞曼光与频率、失谐切换
磁场b_quadrupole、b_homogen、quadrupole_fet_off、homogen_fet_off、Feshbach 线圈继电器MOT 梯度、均匀场、Feshbach/蒸发场
Ba 激光与态aom_1(_ttl)、aom_2(_ttl)、各快门、trigger_cam离子冷却、泵浦、离子态检测
光偶极阱li_odt_*（xODT/cODT）、laser 功率原子/离子的光阱
成像li_absorption_h、li_imaging_freq、trigger_abs吸收成像与垂直触发

时序阶段（run 内注释归纳）

MOT 装载 → 离子预冷并移位（让出原子装载空间）
  → CMOT（可选高梯度/功率/失谐阶段）→ 转移进 ODT / 双色阱
  → 蒸发冷却（可选 rf 关联）→ 自旋极化
  → 离子移回原子云 → 相互作用 / 损失 / Feshbach 测量
  → 阱频测量 / 飞行时间(TOF) → 离子光学测温 → 吸收成像 + 离子态检测

关键代码（节选）

from quatm.experiment import NumberValue, BoolValue, Experiment, delay, realtime

class interaction_optical_trapping(Experiment):
    def build(self):
        # 锂 MOT/CMOT 相关设备
        self.setattr_device("li_cooling_power")
        self.setattr_device("li_cooling_aom")
        self.setattr_device("b_quadrupole")
        self.setattr_device("b_homogen")
        # ... 其余设备省略

    def run(self):
        # 相互作用期间让离子保持在原子云中
        with realtime():
            self.li_cooling_aom = False
            delay(0.5)
            # ... 时序省略

运行

把脚本放入 experiments/ 对应目录后，在实验浏览器（Browser）中打开即可看到 build 生成的参数面板；点击运行会按 run 的时序执行整段序列。该脚本也可作为编写 自定义原子-离子相互作用实验的模板（关注其中的离子移位 ramps、CMOT 装载与 ODT 转移 分段）。