用于研制纳米长度标准的激光准直原子技术研究

马艳; 肖胜炜; 张万经

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用于研制纳米长度标准的激光准直原子技术研究

马艳, 肖胜炜, 张万经

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马艳, 肖胜炜, 张万经. 用于研制纳米长度标准的激光准直原子技术研究[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2929-2934.

引用本文:

马艳, 肖胜炜, 张万经. 用于研制纳米长度标准的激光准直原子技术研究[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2929-2934.

Ma Yan, Xiao Shengwei, Zhang Wanjing. Collimation of atomic beam for the fabrication of nano-scale length standards[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(9): 2929-2934.

Citation:

Ma Yan, Xiao Shengwei, Zhang Wanjing. Collimation of atomic beam for the fabrication of nano-scale length standards[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(9): 2929-2934.

用于研制纳米长度标准的激光准直原子技术研究

1.
同济大学物理科学与技术学院上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室,上海200092

基金项目:

上海市纳米专项（0852nm07000，0952nm07000）;国家自然基金（10804084，91123022）;国家科技支撑项目（2006BAF06B08）;教育部博士点基金（200802471008）;中科院纳米器件与应用重点实验室开放课题（14CS01）

详细信息

作者简介:
马艳（1974- ），女，副教授，主要从事激光冷却与原子光刻方面的研究。Email：mayan@tongji.edu.cn

中图分类号: O436

Collimation of atomic beam for the fabrication of nano-scale length standards

1.
Shanghai Key Laboratory of Special Artificial Microstructure Materials and Technology,Department of Physics,Tongji University,Shanghai 200092,China

摘要: 亚百纳米长度计量标准是实现在纳米尺度精确计量的关键器件。我们课题组已利用原子光刻技术研制出了周期为2130.1nm 的光栅，该光栅的周期对应于原子的跃迁频率，具有直接溯源性和高的精确度。理论与实验数据表明原子的横向准直效果是影响光栅对比度的主要因素。因此，文中将介绍几种原子准直技术的优化与估算方法。利用刀口技术分析了激光多普勒准直原子技术的效果。利用CCD 收集的荧光分析原子的发散角与横向温度，并考虑与分析了吸收率对测量结果的影响。原子的发散角为0.544 mrad，对应的横向温度为343.8 K。文中还分析了各种实验参数对准直效果的影响。
- 原子光刻 /
- 多普勒冷却 /
- 横向温度 /
- 刀口 /
- 角分布
Abstract: To meet the requirement of Nano-scale dimensional metrology, length standards with features below 100 nanometers were indispensible instruments. The length standards with periodic length of 213 0.1 nm were successfully fabricated through atom lithography, which was connected to atomic transition frequency and thus retraceable to a constant measured with highly accuracy. For further improvement of the quality of these standards, the evaluation and optimization of collimating the atomic beam were described in this article. A knife-edge was settled to cut the atomic beam collimated by the laser Doppler cooling. The fluorescence of the beam was collected to calculate its angular distribution and equilibrium transverse temperature. The stimulated absorption rate was considered and discussed. Full angular width at half maximum as small as 0.544 mrad was observed, corresponding to temperature of 343.8 K. Several angular distributions were measured by changing the laser characteristics to optimize the collimation.
- atom lithography /
- Doppler cooling /
- transverse temperature /
- knife-edge /
- angular distribution

[1]
[2]	McClelland J J, Scholten R E, Palm E C, et al. Laser focusedatomic deposition[J]. Science, 1993, 262(5): 877-880.
[3]	Ashkin A. Atomic-beam deflection by resonance-radiationpressure[J]. Phy Rev Lett, 1970 25(19): 1321-1324.
[4]
[5]	Scholten R E, Gupta R, McClelland J J, et al, Lasercollimation of a chromium beam [J]. Phys Rev A, 1997, 55(2): 1331-1338.
[6]
[7]
[8]	Wang Yiqiu. Atoms in Laser Cooling and Captive[M]. Beijing:Peking University Press, 2007: 71-87. (in Chinese)
[9]	Ma Yan, Li Tongbao, Zhao Yajun, et al, Laser-FocusedAtomic Deposition for Nanoscale Grating[J]. Chin Phys Let,2011, 28(7): 0732020-073206.
[10]
[11]	Ma Yan, Zhang Baowu, Zheng Cunlan, et al. Experimentalstudy of laser collimation of Cr beam [J]. Acta Phys Sin,2006, 55 (8): 4086-4090.
[12]
[13]
[14]	Metcalf H J, Peter van der Straten. Laser cooling andtrapping of atoms[J]. J Opt Soc Am B, 2003, 20(5): 887-892.
[15]
[16]	Zhang Baowu, Zhang Wentao, Ma Yan, et al. One-dimensionalDoppler laser collimation of chromium beam with a novelpre-collimating scheme [J]. Chin Opt Lett, 2008, 6 (10):782-784.
[17]	Zhang Baowu, Li Tongbao, Zheng Cunlan, et al. Frequencystabilization for laser by LIF of 52Cr atomic beam [J].Optoelectronic Technology and Information, 2005, 18 (6):16-21.

[1]	王虎, 何渝. 基于计算全息的斜面和曲面光刻 . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220136-1-20220136-7. doi: 10.3788/IRLA20220136
[2]	万浩华, 何洋, 季艳慧, 陈飞. 缓冲气体对循环流动铯蒸汽激光器气体温度分布和输出特性的影响 . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20211105-1-20211105-9. doi: 10.3788/IRLA20211105
[3]	何祖源, 刘银萍, 马麟, 杨晨, 童维军. 小芯径多模光纤拉曼分布式温度传感器 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 422002-0422002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0422002
[4]	许国伟, 张燚, 江奇渊, 汪之国, 夏涛, 杨开勇. 光吸收法控制核磁共振陀螺原子气室温度 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 15-20. doi: 10.3788/IRLA201948.S106003
[5]	张海伟, 盛泉, 史伟, 白晓磊, 付士杰, 姚建铨. 高功率双包层掺铥光纤放大器温度分布特性 . 红外与激光工程, 2017, 46(6): 622004-0622004(8). doi: 10.3788/IRLA201746.062200
[6]	李岩, 张艺轩, 纳全鑫, 高明伟, 高春清. Tm:YLF激光器温度场分布计算与实验 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 506001-0506001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0506001
[7]	吴伟彬, 戴一帆, 关朝亮, 范占斌, 钟曜宇. 横向压电效应变形镜优化设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 818003-0818003(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0818003
[8]	陈晨, 秦佳男, 张雪, 林君, 王言章. 用于SERF原子磁力仪的DFB激光器温度控制系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1205004-1205004(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1205004
[9]	刘家琛, 唐鑫, 巨永林. 微型红外探测器组件快速冷却过程数值模拟分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 816-820.
[10]	陈昌龙, 邸成良, 唐小萍, 胡松. 基于线阵CCD 的高速光刻检焦技术 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2389-2394.
[11]	刘刚, 唐晓军, 赵鸿, 刘洋, 刘磊, 徐鎏婧, 王超, 陈三斌, 梁兴波, 王文涛. 固体激光器新型冷却热沉的设计和CFD数值研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1111-1116.
[12]	耿永友, 邓常猛, 吴谊群. 极紫外光刻材料研究进展 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1850-1856.
[13]	刘涛, 张文平, 陈慧芳, 冯桂兰, 刘月明. 卡尔曼滤波在分布式拉曼光纤温度传感系统去噪中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1643-1647.
[14]	宋俊玲, 洪延姬, 王广宇, 潘虎. 光线分布对基于TDLAS温度场二维重建的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2460-2465.
[15]	王振宝, 吴勇, 杨鹏翎, 冯国斌, 张磊. 强激光辐照铝靶温度分布数值模拟及实验研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2061-2065.
[16]	陈晟, 马艳, 张萍萍, 王建波, 邓晓, 肖盛炜, 马蕊, 李同保. 原子纳米光刻中双层光学掩膜的实现方法研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2070-2073.
[17]	王建波, 邓晓, 张萍萍, 马艳, 殷聪, 钱进, 李同保. 原子光刻制备铬原子纳米条纹的实验研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1469-1472.
[18]	刘莹奇. 空间目标红外多波段温度分布反演 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 556-561.
[19]	孙阳, 闫锋, 薛栋林, 王孝坤, 张学军. 太阳同步椭圆轨道偏流角分布规律与像质分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 767-773.
[20]	陈叔平, 谢福寿, 谭风光, 温永刚, 陈光奇. 空间冷屏表面温度分布实验研究 . 红外与激光工程, 2012, 41(6): 1411-1415.

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用于研制纳米长度标准的激光准直原子技术研究

1. 同济大学物理科学与技术学院上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室,上海200092

作者简介:
马艳（1974- ），女，副教授，主要从事激光冷却与原子光刻方面的研究。Email：mayan@tongji.edu.cn

收稿日期: 2014-01-05
修回日期: 2014-02-06
刊出日期: 2014-09-25

基金项目:

中图分类号: O436

关键词:

摘要: 亚百纳米长度计量标准是实现在纳米尺度精确计量的关键器件。我们课题组已利用原子光刻技术研制出了周期为2130.1nm 的光栅，该光栅的周期对应于原子的跃迁频率，具有直接溯源性和高的精确度。理论与实验数据表明原子的横向准直效果是影响光栅对比度的主要因素。因此，文中将介绍几种原子准直技术的优化与估算方法。利用刀口技术分析了激光多普勒准直原子技术的效果。利用CCD 收集的荧光分析原子的发散角与横向温度，并考虑与分析了吸收率对测量结果的影响。原子的发散角为0.544 mrad，对应的横向温度为343.8 K。文中还分析了各种实验参数对准直效果的影响。