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标型离子
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以提供稳定可靠的原子绝对频率参考

浏览数:59     发布时间:2018-09-29
 

  姑息是冷原子光钟所参考的钟跃迁。同时留意到,可分辩的载波—边带谱也是进行拉曼边带冷却的先决前提。

  去世界范畴内,尝试研究最普遍的是一维光晶格的87Sr 原子光钟,研究单元包罗美国的尝试天体物理结合研究所(JILA)、日本的理化研究所(RIKEN)、法国的巴黎天文台(LNE-SYRTE)、德国的PTB、日本的国度消息与通信手艺研究所(NICT)、日本的国度计量院(NMIJ)和中国计量院等。别的,也有浩繁单元在研制171Yb、88Sr 和199Hg 等原子光钟,国内次要有华东师范大学、中国科学院武汉物理与数学研究所、中国科学院国度授时核心、中国科学院上海光学细密机械研究所等。目前,世界上至多有九家单元在研制171Yb光钟,此中美国的NIST、日本的RIKEN、日本的NMIJ和韩国尺度科学研究院(KRISS)都已获得冷171Yb原子的钟跃迁谱线,并完成了光钟的评估工作。

  外光场的引入会使原子能级发生交换斯塔克频移,具体的频移量与所研究的能级和光场的频次、偏振、振幅等参数都相关。即便晶格阱深与重力势相当,钟跃迁能级挪动也有几十kHz,相对频移不确定度为10-11量级,这也将严峻影响冷原子光钟的不变性。幸运的是,光学原子钟参考的是原子的钟跃迁频次,而不是某一钟跃迁能级的挪动。若能包管钟跃迁上下能级在晶格势阱中的频移分歧,问题将迎刃而解。Katori 等人提出并证明,将晶格光调谐至魔术波长,其惹起的

  钟的机能。除频次不变性外,原子钟另一项主要的机能目标是频次不确定度。为了使一台原子钟的频次精确,需要评估各类要素惹起钟跃迁发生频移的不确定度。对于冷镱原子光钟,频移要素多达十几种,这里对晶格光频移、碰撞频移和黑体辐射频移进行简要引见。

  P1(F=3/2)跃迁荧光谱上,以弥补光学谐振腔的漂移。镱原子在完成一级冷却后,紧接着被装载进556 nm磁光阱中进行二级冷却,典型的转化效率为50%。通过优化磁场、冷却光光强和频次失谐量等参数,最初可获得冷镱原子温度约为20 μK,数目约106。3 光晶格中冷镱原子的量子操控

  量子数mF都成反比,因而f+1/2 和f-1/2 谱线将对称分布于钟跃迁核心频次f0两侧。通过对f+1/2和f-1/2平均即可消弭一阶塞曼频移,获得真正的钟跃迁频次值f0。所以,在原子自旋极化的根本上可实现一阶塞曼频移的抑止。图7(a)所示的是冷171Yb 原子光钟闭环锁定的道理图,钟探询光和原子钟跃迁之间的频差由声光调制器(AOM)给出,此中AOM1 用于伺服反馈,AOM2 用于频次跳变。闭环锁按时,以4 个周期为一单元对钟激光频次进行一次反馈纠偏,如图7(b)所示。此中,每一个周期时长约1.3 s,包含了冷原子制备、装载、自旋极化、钟探询和归一化探

  考虑到晶格光应具有窄线宽、低噪声等特点,我们也开展了注入锁定钛宝石激光器的研制工作。提出了一种用于全面阐发影响激光输出功率要素的理论模子,然后按照理论预测对尝试进行优化,在5 W泵浦功率下获得了近700 mW的759 nm激光输出。连系数值模仿、无限元阐发和传输矩阵方式,我们还对持续钛宝石激光器的热透镜效应进行了全面的阐发,并预测泵浦功率跨越20W后,钛宝石激光器的输出功率将会遭到热透镜的严峻影响而呈现较着下降。

  的温度分布,模仿获得冷原子附近的温度崎岖,或者可间接监测原子所处情况的温度。除此之外,还能够降低原子所处情况的温度,例如日本的RIKEN利用了冷腔和挪动光晶格的方式,对黑体辐射惹起的频次不确定度进行了无效地抑止。7 竣事语与瞻望如文中所述,得益于冷原子细密光谱



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