主要介紹了可移動鍶原子光晶格鐘的系統(tǒng)研制和鐘躍遷譜線探測。光鐘系統(tǒng)采用尺寸為120 cm×50 cm×60 cm的小型化物理系統(tǒng),通過光纖將模塊化的子光路系統(tǒng)與物理系統(tǒng)連接。經(jīng)過一級461 nm激光和二級689 nm激光冷卻后,得到原子數(shù)目為1.02×10⁶、原子溫度為5.45μK的冷原子團(tuán)。利用具有"魔術(shù)波長"的晶格光實現(xiàn)⁸⁷Sr的一維光晶格裝載,晶格壽命為434 ms,晶格中原子溫度為4.63μK。在具有超窄線寬的698 nm鐘激光探測下,得到邊帶可分辨的鐘躍遷譜、窄線寬簡并譜、自旋極化譜及拉比振蕩曲線。經(jīng)鐘激光探詢后,得到的自旋極化譜的譜線線寬為11.79 Hz,接近傅里葉探測極限的理論值,為可移動光鐘的閉環(huán)工作提供了頻率參考。 

【文章來源】：光學(xué)學(xué)報. 2020,40(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

87Sr光鐘涉及的能級結(jié)構(gòu)

實驗中將鍶爐加熱到460 ℃后,鍶原子通過孔徑為0.2 mm的毛細(xì)管形成熱原子束,原子束先經(jīng)過準(zhǔn)直光窗口,利用水平、豎直兩個方向?qū)ι涞臏?zhǔn)直光對原子束進(jìn)行二維準(zhǔn)直;然后打開插板閥,通過Zeeman減速器的原子和減速光作用后速度減小,其中Zeeman減速器的作用是補(bǔ)償原子減速過程中的多普勒頻移,使具有固定失諧的減速光對原子束持續(xù)減速[19]。實驗中設(shè)計了有效長度為18 cm的Zeeman減速器,采用8個獨(dú)立供電的線圈。如圖2(b)所示,MOT腔由反亥姆霍茲線圈和13個CF16特制窗口片組成。其中反亥姆霍茲線圈由一對電流大小相同、方向相反的線圈組成,線圈半徑為64 mm,當(dāng)實驗中導(dǎo)入12 A的電流時會產(chǎn)生46 Gauss/cm的軸向梯度磁場。黑體輻射頻移是影響光鐘不確定度的重要因素之一,為了減小黑體輻射頻移,防止線圈過熱,反亥姆霍茲線圈采用沉浸式水冷控溫手段。為了減小環(huán)境雜散磁場對MOT腔中心處原子的干擾,實驗中采用骨架大小為14 cm×19 cm×21.4 cm的3組亥姆霍茲線圈對MOT區(qū)雜散磁場進(jìn)行補(bǔ)償,利用壓控恒流源對三組線圈分別供電,形成三維剩磁補(bǔ)償磁場。2.3 光學(xué)系統(tǒng)

得到自旋極化譜后,將鐘激光頻率鎖定在mF=-9/2對應(yīng)的躍遷頻率上,改變鐘激光探詢時間,得到對應(yīng)的原子激發(fā)率,如圖8所示。利用公式pex=a[1-cos(2πΩΔt)exp(-Δt/τ′)],擬合得到的拉比振蕩曲線如圖8實線所示,其中a為退相干后的原子激發(fā)率,Ω為拉比頻率,Δt為鐘激光探詢時間,τ′為退相干時間。擬合后得到拉比頻率Ω為4.8 Hz,退相干時間τ′為210 ms。在鐘激光探詢時間為100 ms時原子激發(fā)率達(dá)到最大。4 結(jié) 論

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鍶光鐘Zeeman減速器中截止速度對藍(lán)磁光阱原子數(shù)的影響[J]. 韓建新,盧曉同,盧本全,王葉兵,孔德歡,張首剛,常宏.  光學(xué)學(xué)報. 2018(07)
[2]鍶原子光晶格鐘自旋極化譜線的探測[J]. 郭陽,尹默娟,徐琴芳,王葉兵,盧本全,任潔,趙芳婧,常宏.  物理學(xué)報. 2018(07)
[3]Strontium optical lattice clock at the National Time Service Center[J]. 王葉兵,尹默娟,任潔,徐琴芳,盧本全,韓建新,郭陽,常宏.  Chinese Physics B. 2018(02)
[4]鍶原子二級Doppler冷卻及溫度的測量[J]. 謝玉林,盧本全,劉輝,王葉兵,常宏.  量子光學(xué)學(xué)報. 2015(02)



本文編號：3283031