本文關(guān)鍵詞：冷銫原子微波頻標(biāo)新方案探索與研究

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【摘要】：根據(jù)原子頻標(biāo)短期頻率穩(wěn)定度的理論分析,可以從兩個(gè)方面提高穩(wěn)定度:一是延長(zhǎng)Ramsey自由演化時(shí)間TR;二是發(fā)展連續(xù)測(cè)量系統(tǒng),消除Dick效應(yīng)的影響,研制1/τ原子頻標(biāo)。本論文以這兩種技術(shù)方法為研究方向,開展冷銫原子微波頻標(biāo)新方案的探索與研究。本論文首先研究了內(nèi)涂層泡明顯延長(zhǎng)冷銫原子弛豫時(shí)間的可行性�？臻g冷銫原子頻標(biāo)HORACE的Ramsey自由演化時(shí)間TR,受冷原子與石英泡壁間的碰撞弛豫影響,約為35 ms。為了抑制泡壁碰撞弛豫效應(yīng),延長(zhǎng)TR以進(jìn)一步提高頻率穩(wěn)定度,本文提出采用內(nèi)壁鍍?chǔ)?烯烴的玻璃泡代替普通石英泡的方案。實(shí)驗(yàn)利用積分球產(chǎn)生各向同性光對(duì)內(nèi)涂層泡內(nèi)銫原子進(jìn)行冷卻,對(duì)冷銫原子的弛豫過(guò)程進(jìn)行了深入研究。弛豫測(cè)量結(jié)果顯示,內(nèi)涂層壁能抑制壁碰撞弛豫,泡內(nèi)熱銫原子弛豫時(shí)間達(dá)到了320 ms,泡內(nèi)冷銫原子受各類加熱效應(yīng)影響只維持100 ms即被加熱到常溫,而后以320 ms的時(shí)間常數(shù)弛豫演化,內(nèi)涂層壁沒明顯增長(zhǎng)冷銫原子的弛豫時(shí)間�；跍y(cè)量數(shù)據(jù)論文分析了冷銫原子與內(nèi)涂層壁的碰撞過(guò)程,結(jié)果顯示該壁對(duì)冷銫原子存在彈性反射,反射率初步結(jié)果p?0.58,有待更精細(xì)的研究。其次,本論文研究了基于二維磁光阱的縱向冷卻和推射分離的新型冷銫原子束源——2D-HP MOT。該系統(tǒng)用縱向?qū)ι涞膹?qiáng)中空光束進(jìn)行冷卻,另用一微弱的窄高斯光束推射冷卻原子。該系統(tǒng)既可保證高原子通量,又可大幅削弱推射光的縱向泄漏,從而明顯抑制泄漏光對(duì)銫原子鐘躍遷造成的光頻移。論文對(duì)冷原子束通量與推射光功率和失諧的關(guān)系進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析符合良好。在10μW的共振推射光條件下,推射光泄漏造成的鐘躍遷光頻移比傳統(tǒng)2D+MOT降低了20倍。冷銫原子通量為2.64×1010 atoms/s,高于傳統(tǒng)2D+MOT。冷原子束縱向平均速度7 m/s,速度分布寬度3 m/s,擴(kuò)散角小于14 mrad�；诶滗C原子束,論文開展了連續(xù)冷銫原子頻標(biāo)的初步研究。利用冷銫原子束連續(xù)測(cè)量Ramsey鑒頻信號(hào),理論上可消除Dick效應(yīng),實(shí)現(xiàn)1/τ原子頻標(biāo),從而進(jìn)一步提高頻率穩(wěn)定度。當(dāng)自由演化距離為10 cm時(shí),系統(tǒng)穩(wěn)定度的理論極限為3×10-14/√τ。目前,實(shí)驗(yàn)在3 cm自由演化距離下,利用Raman-Ramsey技術(shù)獲得了中心條紋寬度160 Hz、對(duì)比度26%和信噪比40的Ramsey信號(hào)。這為下一步系統(tǒng)測(cè)量各類頻移和實(shí)現(xiàn)連續(xù)冷銫原子頻標(biāo)閉環(huán)鎖定奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O562

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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10 王軍民,張?zhí)觳?楊煒東,賀凌翔,劉海峰,謝常德,彭，

本文編號(hào)：1262268