0114001-1第43卷第1期/2023年1月/光学学报封面文章·研究论文超冷原子冷却用集成全光纤1064nm激光系统的研制谢昱1，2，梁昂昂1，2，李文文1，2，黄名山1，2，汪斌1**，刘亮1*1中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海201800；2中国科学院大学材料科学与光电子技术学院，北京100049摘要深度冷却是超冷原子制备过程的关键步骤，是探寻极低温度的关键技术。详细阐述了一种用于87Rb原子深度冷却的集成化全光纤1064nm激光系统的研制方案。激光器采用两级主振荡功率放大的方案，将单一种子源信号进行放大、分束和调控，输出4路具备独立控制的激光，作为制备超冷量子气体的交叉光阱的光源。经测试，激光器在功率、稳定性、噪声等各方面满足原子深度冷却的实验需求。在地面条件下进行的两级深度冷却预实验中，获得了10nK以下的初步实验结果，这验证了激光器具备实现超冷原子深度冷却所需的全部功能。激光器集成了种子源、放大器和全功能光学平台的功能，其内部模块采用全光纤器件研制，具有集成化、数字化、高稳定、免调试、易维护等优点，经过简易改造能够应用于远程遥控和遥测的超冷原子项目中。关键词激光光学；激光囚禁；玻色-爱因斯坦凝聚体；光纤激光器；激光冷却中图分类号O515文献标志码ADOI：10.3788/AOS2211831引言超低温一直是物理研究与技术发展的关键目标与驱动力。1985年激光冷却技术的发明将稀薄原子气体的温度极限推进到了μK量级［1-5］，为人类带来了冷原子干涉仪［6-8］等精密测量仪器。1995年的蒸发冷却实验成功实现了nK量级的冷却温度，更是开拓了对玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）［9-12］和简并费米气体（DFG）［13-14］的实验研究，进一步实现了用于研究复杂量子多体问题的光晶格量子模拟［15-20］。为了排除重力的影响、更进一步获得低于1nK的超低温，科学家们相继提出了Quantus落塔［21］、抛物线飞机［22］、MAIUS声速火箭［23-24］和冷原子实验室（CAL）国际空间站载荷［25］等微重力实验方案，并利用小型化原子芯片等装置实现了动能等效温度小于1nK的超冷原子气体。2021年，Rasel小组［26］利用BEC四极振荡模将一维动量转移至其他两个维度上，并利用脉冲冲击冷却（DKC）的方法冷却剩下两个维度，创造了等效温度低于38pK的超低温极限。2022年，Gaaloul等［27］同样利用DKC的方法在轨获得了50pK的超低温样本。为了与微重力设备兼容，上述实验方案大部分采用小型化的原子芯片，利用磁透镜DKC进行深度冷却。2013年陈徐...
