【摘 要】
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光钟是目前公认的最具有发展潜力的原子钟,理论上预期光钟的频率不确定度可达10-18,有望成为国际新一代时间频率基准。基于囚禁中性原子的光晶格钟具有更多的原子数目,有利于
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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光钟是目前公认的最具有发展潜力的原子钟,理论上预期光钟的频率不确定度可达10-18,有望成为国际新一代时间频率基准。基于囚禁中性原子的光晶格钟具有更多的原子数目,有利于提高原子谱线的信噪比,且由于使用“魔术”波长来构成光晶格,能使得原子钟跃迁的基态和激发态的Stark频移相同,最终使原子钟跃迁频率保持精确不变。
在光钟的研制中,对于冷原子样品的制备很关键,由于稳频激光最终要锁定至原子跃迁谱线上,因此它的谱线质量要非常好,也即要求我们冷却的原子样品温度尽量低且数目足够多,最终对钟整体性能起到很大提高作用。
本文介绍了以碱土金属锶作为光钟冷原子样品的实验研究,对于锶原子的冷却分为两级,一级冷却利用偶极跃迁(5s2)1S0-(5s5p)1P1,对应辐射波长461nm,二级冷却使用(5s2)1So-(5s5p)3P1能级跃迁,对应辐射波长689nm。目前已完成锶冷原子样品的一级冷却实验,即Blue MOT,正在进行二级冷却的实验准备工作。具体地,文章先主要介绍了用于一级冷却的实验装置,包括锶原子束源的产生装置、实验用多台激光器、塞曼减速磁场线圈及反向赫姆霍兹磁场线圈等,然后在此实验装置的基础上实现了对锶原子的冷却和俘获,利用荧光收集法对冷原子数目进行测量,然后分别采用飞行时间法和原子云膨胀法对冷原子温度进行测量,最后简要介绍了用于二级冷却实验的689nm半导体激光光源的稳频、线宽压窄以及相关时序控制系统的重要性。
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