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锶原子的激光冷却和囚禁

锶原子的激光冷却和囚禁

作者：王强中国计量科学研究院

学位级别：硕士

基于激光冷却和囚禁的铯原子喷泉钟是目前准确度最高的时间频率基准,其频率不确定度已经进入10-16量级。而激光冷却中性原子或单离子光钟有潜力实现10-18的量级,比目前最好的喷泉钟高100倍以上。2006年第17届CCTF会议将锶原子的5s21S1-5... 详细信息

基于激光冷却和囚禁的铯原子喷泉钟是目前准确度最高的时间频率基准,其频率不确定度已经进入10-16量级。而激光冷却中性原子或单离子光钟有潜力实现10-18的量级,比目前最好的喷泉钟高100倍以上。2006年第17届CCTF会议将锶原子的5s21S1-5s5p3P0作为时间频率的次级秒定义之一。在不远的将来,有可能代替铯原子频率标准成为更加先进的时间频率秒定义。锶原子的冷却和囚禁是锶光钟研究中最基础也是最重要的一步。实验中,用锶原子单重态1S0-1P1的跃迁作为初级冷却,跃迁线宽约32 MHz,所对应激光为波长461nm的蓝光。利用原子的激光冷却和囚禁技术,用自旋翻转型塞曼减速器成功将大量锶原子从速度400 m／s以上冷却到速度50 m／s以下,并用磁光阱囚禁了锶原子,形成蓝MOT原子团。再加入二维准直、重泵浦激光后MOT中囚禁的原子数有10倍以上的增加。经过实验测量得到蓝MOT中的原子寿命为355 ms,原子数为108,温度为2-3mK。在461 nm激光冷却和囚禁的基础上,成功实现锶原子689 nm激光的红冷却,形成红MOT,并用吸收成像法拍照;初步估计原子从蓝MOT向红MOT的转移效率为20%;用荧光的飞行时间图像法初步测量红MOT原子团的温度为18μK。

关键词：光钟锶原子激光冷却和囚禁蓝磁光阱(蓝MOT) 红磁光阱(红MOT) 囚禁原子数冷原子温度

温度及氩缓冲气体对锶原子共振滤波器响应时间的影响

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激光杂志 1999年第6期20卷 26-27页

作者：丁迎春张宪忠刘金霞克山师范专科学校齐齐哈尔160000

响应时间是原子共振滤波器的性能的重要参数。本文详细研究了不同温度及不同氩缓冲气压对锶原子共振滤波器响应时间的影响，为锶原子共振滤波器作成器件和其它滤波器的研究提供了有价值的实验结果。

关键词：锶原子原子共振滤波器响应时间滤波器

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小型化锶原子激光冷却系统关键技术研究

小型化锶原子激光冷却系统关键技术研究

作者：王恩龙国防科技大学

学位级别：硕士

基于锶冷原子的光晶格钟和原子干涉技术,可应用于高精度时频基准和量子精密测量领域,在未来的空间应用中具有明显的优势。研究空间锶冷原子应用,其关键一步是将原子冷却系统小型化。本文以小型化锶原子激光冷却为背景,研究小型化锶原子... 详细信息

基于锶冷原子的光晶格钟和原子干涉技术,可应用于高精度时频基准和量子精密测量领域,在未来的空间应用中具有明显的优势。研究空间锶冷原子应用,其关键一步是将原子冷却系统小型化。本文以小型化锶原子激光冷却为背景,研究小型化锶原子激光冷却系统中涉及的关键技术,主要研究内容有以下几个方面:(1)研究锶原子的物理特性和能级结构,分析光场对原子作用的理论,运用Doppler冷却原理,研究了锶原子激光冷却和俘获的原理和过程。通过一级冷却和二级冷却分别将锶原子减速并俘获到蓝色磁光阱(Blue MOT)和红色磁光阱(Red MOT)中。为减弱冷原子之间的相互作用,还需将冷原子装载到光晶格中。(2)设计并建立了小型化锶原子激光冷却真空系统和物理系统。分析真空系统需求,选取满足真空要求的材料和装置,利用分子泵-离子泵系统实现真空的抽取和维持。提出符合小型化指标的物理系统设计,主要装置包括电流加热锶原子源,永磁体塞曼减速器和内置线圈三维磁光阱,集成并测试了真空系统和物理系统。(3)设计了小型化锶原子激光冷却光学系统,建立了一级冷却光路。分析小型化锶原子激光冷却系统激光器的需求,设计了一级冷却,二级冷却以及光晶格光路。实现一级冷却461nm主激光器热原子束锁频,利用一级冷却光路,进行了原子冷却实验。(4)提出采用环形永磁体制作塞曼减速器的方法,优化塞曼减速器的设计参数,设计并集成了永磁体塞曼减速器。利用一级冷却光路,开展实验测试永磁体塞曼减速器的减速效率,实验结果表明,制作的永磁体塞曼减速器可将初速度为450m/s的热原子减速到100m/s,减速效率约为15%。

关键词：激光冷却和俘获锶原子小型化系统永磁体塞曼减速器

中国科学院国家授时中心光晶格锶原子光频标研究进展

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时间频率学报 2016年第3期39卷 150-161页

作者：常宏张首刚中国科学院国家授时中心西安710600 中国科学院时间频率基准重点实验室西安710600

介绍了中国科学院国家授时中心光晶格锶原子光频标研究的工作,主要包括锶原子的两级冷却与俘获,光晶格装载,钟跃迁探测,拉比振荡的测量以及基于光频测量的精密测量理论与技术研究。目前实验上获得温度为8.4μK,数目约1×10~5个^(88)Sr... 详细信息

介绍了中国科学院国家授时中心光晶格锶原子光频标研究的工作,主要包括锶原子的两级冷却与俘获,光晶格装载,钟跃迁探测,拉比振荡的测量以及基于光频测量的精密测量理论与技术研究。目前实验上获得温度为8.4μK,数目约1×10~5个^(88)Sr原子的一维光晶格;通过磁场混合~3P_1态与~3P_0态,扫描测量得到线宽为180 Hz的^(88)Sr钟跃迁谱线;获得拉比振荡曲线且拉比π脉冲时间为5 ms时原子跃迁几率达到65%。基于锶原子光钟研究平台,国际上首次全面测量了锶原子组间跃迁(5s^2)~1S_0–(5s5p)~3P_1所有天然同位素的跃迁频率;采用对两个外腔半导体激光器进行级联光学注入的办法,对光梳的模式进行选择和放大(重复频率250 MHz),成功实现了锶原子光钟的窄线宽冷却的689 nm光源,放大倍率达2×10~5倍,边模抑制比大于37 d B,线宽远小于240 Hz,为下一步锶原子光钟系统的简化提供了一条值得探索的途径。

关键词：光频标锶原子光晶格钟跃迁谱

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我国锶原子光钟关键技术研究获进展

现代材料动态 2011年第2期 26-27页

由中国计量科学研究院等单位共同承担的“高准确度原子光学频率标准仪的研制与开发”课题，顺利通过了国家质检总局组织的专家验收。该课题建立了锶原子塞曼减速器和激光冷却囚禁装置，研制了宽带钛宝石飞秒光梳和铒光纤光梳，完善了多... 详细信息

由中国计量科学研究院等单位共同承担的“高准确度原子光学频率标准仪的研制与开发”课题，顺利通过了国家质检总局组织的专家验收。该课题建立了锶原子塞曼减速器和激光冷却囚禁装置，研制了宽带钛宝石飞秒光梳和铒光纤光梳，完善了多个次级光学频率标准，

关键词：锶原子中国计量科学研究院技术光钟国家质检总局光学频率高准确度激光冷却

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氩缓冲气体对锶原子共振滤波器通频带的影响

激光与光电子学进展 1999年第11期36卷 21-24页

作者：丁迎春张宪忠刘金霞克山师范专科学校克山161601

通频带是原子共振滤波器的重要参数。本文研究了不同氩缓冲气压对锶原子共振滤波器通频带的影响。

关键词：锶原子原子共振滤波器通频带氩缓冲气体

中国最新锶原子光钟技术或将改变“秒”的内涵

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化学分析计量 2011年第1期20卷 34-34页

高准确度时间频率基准钟的研制，是保证国家时间频率计量体系独立完整性的关键，关系到国家的核心利益。2010年12月16日，记者从由中国计量科学研究院获悉：“高准确度原子光学频率标准仪的研制与开发”课题顺利通过了国家质检总局组织... 详细信息

高准确度时间频率基准钟的研制，是保证国家时间频率计量体系独立完整性的关键，关系到国家的核心利益。2010年12月16日，记者从由中国计量科学研究院获悉：“高准确度原子光学频率标准仪的研制与开发”课题顺利通过了国家质检总局组织的专家验收。该课题掌握了锶原子光钟和光纤光梳研究的一系列关键技术，为锶原子光晶格钟和光纤光梳的进一步研究奠定了技术基础。

关键词：中国计量科学研究院锶原子技术光钟时间频率基准国家质检总局高准确度计量体系

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我国锶原子光钟关键技术研究获进展

物理通报 2011年第2期40卷 32-32页

由中国计量科学研究院等单位共同承担的“高准确度原子光学频率标准仪的研制与开发”课题，顺利通过了国家质检总局组织的专家验收．该课题建立了锶原子塞曼减速器和激光冷却囚禁装置，研制了宽带钛宝石飞秒光梳和铒光纤光梳，完善了多... 详细信息

由中国计量科学研究院等单位共同承担的“高准确度原子光学频率标准仪的研制与开发”课题，顺利通过了国家质检总局组织的专家验收．该课题建立了锶原子塞曼减速器和激光冷却囚禁装置，研制了宽带钛宝石飞秒光梳和铒光纤光梳，完善了多个次级光学频率标准，掌握了锶原子光钟和光纤光梳研究的一系列关键技术，为锶原子光晶格钟和光纤光梳的进一步研究奠定了技术基础．

关键词：锶原子技术光钟中国计量科学研究院国家质检总局光学频率高准确度激光冷却

我国锶原子光钟关键技术研究取得进展“高准确度原子光学频率标准仪的研制与开发”课题通过验收

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光学仪器 2011年第1期33卷 5-5页

不久前，由中国计量科学研究院等单位共同承担的“高准确度原子光学频率标准仪的研制与开发”课题顺利通过了国家质检总局组织的专家验收。该课题建立了锶原子塞曼减速器和激光冷却囚禁装置，研制了宽带钛宝石飞秒光梳和铒光纤光梳，完... 详细信息

不久前，由中国计量科学研究院等单位共同承担的“高准确度原子光学频率标准仪的研制与开发”课题顺利通过了国家质检总局组织的专家验收。该课题建立了锶原子塞曼减速器和激光冷却囚禁装置，研制了宽带钛宝石飞秒光梳和铒光纤光梳，完善了多个次级光学频率标准，掌握了锶原子光钟和光纤光梳研究的一系列关键技术，为锶原子光晶格钟和光纤光梳的进一步研究奠定了技术基础。

关键词：光学频率高准确度锶原子标准仪技术开发光钟中国计量科学研究院