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光学学报 2015年第A01期35卷 47-54页

作者：田晓徐琴芳尹默娟孔德欢王叶兵卢本全刘辉任洁常宏中国科学院国家授时中心时间频率基准重点实验室陕西西安710600 中国科学院大学北京100049

目前光钟的稳定度和不确定度均已进入10^-18量级。介绍了中国科学院国家授时中心的锶原子光晶格钟的研究情况。以锶原子四种同位素中自然丰度最大的^88Sr为研究对象，依次实现了^88Sr的一级冷却和二级冷却。为消除一阶多普勒频移和反冲... 详细信息

目前光钟的稳定度和不确定度均已进入10^-18量级。介绍了中国科学院国家授时中心的锶原子光晶格钟的研究情况。以锶原子四种同位素中自然丰度最大的^88Sr为研究对象，依次实现了^88Sr的一级冷却和二级冷却。为消除一阶多普勒频移和反冲频移对冷原子运动的影响，充分发挥原子极窄钟跃迁谱线线宽的优点，冷原子被囚禁于光晶格中。而由光晶格导致的原子能级频移的问题可被“魔术”波长解决，对锶原子光钟，光晶格波长为813．4nm。实验中采用功率放大的半导体激光器输出“魔术”波长激光，通过一维驻波光场搭建将^88Sr装载进一维光品格中。测量得到囚禁于光晶格中的冷原子寿命为270ms，温度为3．5μK，数目为1．2×10^5。光晶格囚禁为下一步的钟跃迁信号提供了较长的探测时间并且有利于获得极窄线宽的钟跃迁谱线，因此是光钟研制中很重要的一步。

关键词：量子光学时间频率基准冷原子光晶格钟跃迁

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用波导结构的周期极化铌酸锂产生507nm的连续倍频输出

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武汉大学学报（理学版） 2012年第5期58卷 391-394页

作者：肖辉星贺凌翔中国科学院武汉物理与数学研究所/波谱与原子分子国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院研究生院北京100049

稀土金属镱原子的3P2态是镱原子的一个很重要的长寿命亚稳态,为了研究将跃迁1S0→3 P2作为镱原子钟跃迁的可能性,通过507nm的激光场进行激发而实现态制备.实验中利用波导型周期极化铌酸锂作为倍频晶体的单次倍频方式,采用了一种简单的... 详细信息

稀土金属镱原子的3P2态是镱原子的一个很重要的长寿命亚稳态,为了研究将跃迁1S0→3 P2作为镱原子钟跃迁的可能性,通过507nm的激光场进行激发而实现态制备.实验中利用波导型周期极化铌酸锂作为倍频晶体的单次倍频方式,采用了一种简单的短焦距单透镜耦合方式,获得了507nm的连续光输出.结果表明,采用焦距为20mm的单透镜将58mW的1 014nm基频光直接耦合到波导结构的周期极化铌酸锂,得到了86.5μW的507nm倍频光.同时,给出了倍频输出光的输出功率与温度的关系曲线.对比传统的裸光纤直接耦合方式,单透镜直接耦合方式优于光纤耦合的倍频效率.

关键词：镱原子倍频波导型周期极化铌酸锂钟跃迁

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两个价电子的原子离子极化率及相关参数的理论计算

两个价电子的原子离子极化率及相关参数的理论计算

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作者：孙渴鑫哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

原子极化率描述了原子与电场相互作用时电荷分布的变化。精确的电偶极极化率在研究原子散射、黑体辐射效应、量子化信息处理、原子钟和原子间相互作用等物理领域有着非常重要的作用,所以,对于极化率等原子结构参数的研究一直是人们高度... 详细信息

原子极化率描述了原子与电场相互作用时电荷分布的变化。精确的电偶极极化率在研究原子散射、黑体辐射效应、量子化信息处理、原子钟和原子间相互作用等物理领域有着非常重要的作用,所以,对于极化率等原子结构参数的研究一直是人们高度重视的话题。对于多电子体系来说,因其结构复杂无法通过实验方法来获得精确的结构参数,所以就需要使用理论方法来计算结构参数。因此本论文使用组态相互作用模型势方法,主要计算了副族原子Zn,Cd和类铍离子C,N和O的结构参数。该方法考虑核价关联,能够很好地处理两个价电子原子离子等多体问题。副族原子Zn,Cd被发现具有成为新一代光学晶格钟的特性,所以对其偶极极化率的计算是非常重要的。本论文进一步计算了副族原子Zn,Cd的基态和激发态能级,给出了基态偶极极化率,并与实验数据和其他理论方法比较,对结果进行误差分析,发现不能忽略相对论效应对其结构的影响。对于类铍离子C,N和O来说,其基态2s S和激发态2s2p P,2s2pP极化率对于估计黑体辐射效应和原子钟有着至关重要的意义。本文计算了C,N和O离子基态和激发态的能级、偶极跃迁振子强度,给出了C,N和O离子基态2s S和激发态2s2p P,2s2p P的标量极化率和张量极化率,并且与其他方法理论数据进行详细的对比,其中C离子基态极化率结果为3.843a.u.,与CCSD(T)方法一致,对类铍离子极化率的计算整体误差不超过1.6%,能够发现本文的计算结果与其他理论方法吻合较好,最后具体分析了类铍离子偶极跃迁态对极化率的具体贡献值。给出了动态极化率与tune-out波长的关系,并分别计算了C,N和O离子的三个最长tune-out波长,发现tune-out波长分别出现在基态2s S向激发态2s2p P,2s2p P跃迁位置。

关键词：极化率钟跃迁 tune-out波长组态相互作用模型势方法

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镱原子光频标钟频跃迁的研究

镱原子光频标钟频跃迁的研究

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作者：肖辉星中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所)

学位级别：硕士

中性原子光晶格钟作为一种高精度原子钟,被视为下一代频率基准的候选研究对象,受到人们的广泛关注。它不但可以推进基础物理研究和基本物理常数的精密测量,而且也为与全球定位系统相关的导航定位提供了技术支持。基于当前镱原子光晶格... 详细信息

中性原子光晶格钟作为一种高精度原子钟,被视为下一代频率基准的候选研究对象,受到人们的广泛关注。它不但可以推进基础物理研究和基本物理常数的精密测量,而且也为与全球定位系统相关的导航定位提供了技术支持。基于当前镱原子光晶格钟钟跃迁的研究状况,针对镱原子的能级结构特点,本文提出将跃迁1S0→3P2作为镱原子的另外一个钟跃迁的可能性及其实现方案。主要内容概述如下： 1、自制了一套激光驱动源。同时,考虑到电路中存在瞬间脉冲对激光管可能造成的损伤,设计了断电保护电路。为确保该激光驱动源能正常的工作,通过驱动780nm的激光二极管,利用铷原子的饱和吸收方法对电路特性进行了检测。 2、为避免光学镜片的反向传播光场对激光管产生损伤,自制了一个隔离度为28dB的光学隔离器。 3、实验设计了一种简单的倍频实现方案：基频光经单透镜直接耦合单次穿过倍频晶体的简单倍频方式。针对波导型周期极化铌酸锂倍频晶体波导尺寸的特点和实验操作的复杂性,我们利用一个调节精度为50nm的三维平移台和放大倍数为100的可视显微镜,分析了基频光光斑,各种透镜变换的光斑,以及基频光通过倍频晶体后的衍射光斑。经过细致认真的调节后,成功地获得了波长为507nm功率为86.5微瓦的倍频光,同时给出了倍频光功率与晶体匹配温度的关系曲线。并且与传统采用的光纤耦合方式做了对比。

关键词：镱原子钟跃迁倍频波导型周期极化铌酸锂

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