研究目的
利用微波自旋注入谱学研究光学晶格中二维自旋-轨道耦合的能带结构，实现能带结构与自旋极化分布的精确测绘，并探究狄拉克点处能隙闭合与重开等拓扑特性。
研究成果
微波自旋注入谱学成功绘制了二维自旋轨道耦合系统的能带结构与自旋极化图谱，揭示了狄拉克点与带隙转变等拓扑特征。该方法能以较低相对误差精确校准实验参数，并可拓展至高维空间中奇异拓扑相的研究。
研究不足
该技术应用于二维系统，在更高维度中可能存在局限性，但据称可以扩展。其精度很高，但依赖于特定实验条件（如使用超冷原子和光学晶格），这些条件可能无法推广至所有材料。
1：实验设计与方法选择：
本实验采用微波自旋注入谱技术，绘制光学晶格中二维自旋-轨道耦合量子气体的能带结构与自旋极化分布。该方法通过微波脉冲将原子从储能态耦合至目标态，原理类似于凝聚态系统中的角分辨光电子能谱技术。
2：样本选择与数据来源：
采用87Rb超冷原子体系，在14.5高斯偏置磁场下配置特定磁子能级（以j2,0i和j2,1i作为储能态，j1,-1i和j1,0i作为目标态）。原子温度高于玻色-爱因斯坦凝聚转变温度，且布满光学晶格的第一布里渊区。
3：5高斯偏置磁场下配置特定磁子能级（以j2,0i和j2,1i作为储能态，j1,-1i和j1,0i作为目标态）。原子温度高于玻色-爱因斯坦凝聚转变温度，且布满光学晶格的第一布里渊区。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：包含787纳米波长激光器用于构建二维光学晶格、半波片(k/2)和四分之一波片(k/4)进行偏振控制、磁场装置、微波谱学源以及用于自旋分辨动量分析的飞行时间成像系统。
4：实验流程与操作步骤：
将原子制备于储能态后，在100毫秒内绝热增强光学晶格以实现二维自旋-轨道耦合。施加高斯型4毫秒低功率微波脉冲实现储能态与目标态耦合，激光在1微秒内关闭，25毫秒后采集飞行时间图像分析动量和自旋分布。
5：数据分析方法：
通过扫描微波频率并采用高斯函数拟合获取激发谱，利用共振频率重建能带结构，根据不同自旋态原子数计算自旋极化率。晶格深度和拉曼耦合强度等参数通过能带数据校准获得。
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laser
787 nm wavelength
To construct the 2D optical lattice and Raman couplings
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waveplate
k/2-waveplate
To generate orthogonal polarization components of the lattices
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waveplate
k/4-waveplate
To form anti-symmetric Raman coupling lattices
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magnetic field setup
To generate Zeeman splitting and quantization axis
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microwave source
To couple reservoir and target states for spectroscopy
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time-of-flight imaging apparatus
To analyze spin-resolved momentum distribution after free expansion
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