基于金屬圓柱陣列的原子光學晶格

胡欣智，葛秉炎，王正嶺，童唯揚，劉 嘯，聶之峰

(江蘇大學 理學院，江蘇 鎮江 212013)

基于金屬圓柱陣列的原子光學晶格

胡欣智，葛秉炎，王正嶺，童唯揚，劉 嘯，聶之峰

(江蘇大學 理學院，江蘇 鎮江 212013)

文中提出一種采用金屬圓柱陣列實現二維原子光學晶格的方案，并利用Comsol軟件仿真對其表面等離激元特性和三維光強分布進行研究。在此基礎上分析冷原子所受光學勢與范德瓦爾斯勢的作用，討論了總勢場分布及勢阱中心位置與結構參數的依賴關系。研究發現，在4個金屬納米圓柱中間上方可以形成長350 nm、寬350 nm、高66 nm的周期性暗中空區域并可用于冷原子囚禁。該研究結果為獲得突破衍射極限的原子光學周期性元器件提供了一個新的思路。

金屬圓柱陣列；表面等離激元；原子光學晶格；衍射極限

在過去的20年多中，學者相繼研制成功了包括原子波導、原子光學晶格、原子干涉儀等在內的各種原子光學元器件[1-11]。與此同時，隨著微細加工技術和原子光學的不斷發展，光學元器件的不斷小型化已經接近了光的衍射極限。因此，如何獲得突破衍射極限的原子囚禁及原子光學元器件是目前原子光學和微納米光學領域的一大難題[12-13]。

2009年，Hau 小組提出了一種結合金屬納米球 SP 和帶電碳納米管的靜電力來實現原子囚禁的方案[14]。2011年，Slama 小組利用在微米及亞微米金屬結構表面上的 SP 進行了 BEC 物質波的衍射研究[15]。2012年，Lukin 小組提出了采用周期性納米銀球實現納米 SP 原子晶格的方案[16]。……