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时间频率基准装置的研制现状 被引量:9
1
作者 阮军 王叶兵 +4 位作者 常宏 姜海峰 刘涛 董瑞芳 张首刚 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第16期56-64,共9页
时间频率基准装置——铯原子喷泉钟,在标准时间产生和保持、基础物理研究中发挥了重要的作用.介绍了铯原子喷泉钟的工作原理,对影响其性能的各项噪声源和频移项给出了分析,影响频率稳定度性能的主要因素为Dick效应相关的原子团装载时间... 时间频率基准装置——铯原子喷泉钟,在标准时间产生和保持、基础物理研究中发挥了重要的作用.介绍了铯原子喷泉钟的工作原理,对影响其性能的各项噪声源和频移项给出了分析,影响频率稳定度性能的主要因素为Dick效应相关的原子团装载时间、微波激励源相位噪声和探测激光的频率噪声,影响频率不确定性能主要频移项为:黑体辐射频移、冷原子碰撞频移、腔相位分布频移和微波泄露频移;总结和比较了当前具有先进性能的铯原子喷泉钟采用的技术;介绍了铯原子喷泉钟的主要应用方向、空间冷原子铯钟的研制情况和光学频率原子钟进展. 展开更多
关键词 铯原子喷泉钟 频率稳定度 频率不确定度 光学频率原子钟
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锶玻色子的“魔术”波长光晶格装载实验研究 被引量:4
2
作者 田晓 王叶兵 +7 位作者 卢本全 刘辉 徐琴芳 任洁 尹默娟 孔德欢 常宏 张首刚 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第13期40-47,共8页
光晶格中性原子光钟的不确定度已达到10-18量级.本文介绍了碱土金属锶原子玻色子88Sr在"魔术"波长处的一维光晶格装载,实现冷锶原子的囚禁并使锶原子的钟跃迁能级(5s2)1S0—(5s5p)3P0在此波长处的交流斯塔克光频移一致.实验... 光晶格中性原子光钟的不确定度已达到10-18量级.本文介绍了碱土金属锶原子玻色子88Sr在"魔术"波长处的一维光晶格装载,实现冷锶原子的囚禁并使锶原子的钟跃迁能级(5s2)1S0—(5s5p)3P0在此波长处的交流斯塔克光频移一致.实验中半导体激光器产生"魔术"光波长(813 nm),通过实验搭建光学驻波场并获得晶格激光聚焦光束,束腰半径为38μm.经过一级冷却和二级冷却后温度约为2μK的冷锶原子被此"魔术"波长光晶格囚禁.通过实验测量得到锶原子玻色子88Sr光晶格寿命为270 ms,数目约为1.2×105,温度在3.5μK左右,此外研究了晶格光功率对晶格囚禁原子数目及温度的影响作用.原子的光晶格装载为后续的钟跃迁提供了长的探测时间,为进一步的光钟闭环提供了实验基础. 展开更多
关键词 光钟 冷原子 魔术波长 光晶格
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锶原子光钟闭环控制系统的设计与实现 被引量:2
3
作者 任洁 卢晓同 +3 位作者 王叶兵 郭阳 韩建新 常宏 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2546-2554,共9页
为了实现^(87)Sr原子光钟的闭环运行,根据将超稳激光频率锁定在钟跃迁超精细能级自旋极化谱双峰中间的锁频原理,设计和实现了锶原子光钟闭环控制系统。首先,详细分析了^(87)Sr原子光钟闭环运行的具体需求,包括冷原子制备及钟跃迁探测、... 为了实现^(87)Sr原子光钟的闭环运行,根据将超稳激光频率锁定在钟跃迁超精细能级自旋极化谱双峰中间的锁频原理,设计和实现了锶原子光钟闭环控制系统。首先,详细分析了^(87)Sr原子光钟闭环运行的具体需求,包括冷原子制备及钟跃迁探测、闭环锁定等阶段中所需要的控制信号及其时序;然后,根据该需求设计了时序控制和频率控制的物理系统;最后,利用LabVIEW虚拟仪器开发平台和NI硬件系统设计了^(87)Sr原子光钟的闭环运行的自动化控制程序。实验结果显示,采样时间为3 000 s的光钟频率稳定度为5.7×10^(-17),拟合得到的环内稳定度为5×10^(-15)/τ^(1/2),表明该控制系统的精度符合锶原子光钟的闭环运行要求。 展开更多
关键词 锶原子光钟 闭环 控制系统 稳定度 虚拟仪器.
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可搬运锶光晶格钟系统不确定度的评估 被引量:2
4
作者 孔德欢 郭峰 +3 位作者 李婷 卢晓同 王叶兵 常宏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期39-47,共9页
可搬运光学原子钟在科学研究和工程应用中具有重要意义.本文测量了可搬运87Sr光晶格钟系统的主要频移,包括黑体辐射频移、碰撞频移、晶格光交流斯塔克频移、二阶塞曼频移等.首先实验上测量了磁光阱腔体表面的温度分布,分析了不同热源对... 可搬运光学原子钟在科学研究和工程应用中具有重要意义.本文测量了可搬运87Sr光晶格钟系统的主要频移,包括黑体辐射频移、碰撞频移、晶格光交流斯塔克频移、二阶塞曼频移等.首先实验上测量了磁光阱腔体表面的温度分布,分析了不同热源对原子团的影响,得到黑体辐射总的相对频移修正量为50.4×10^-16.相对不确定度为5.1×10^-17.然后利用分时自比对方法,评估了碰撞频移、晶格光交流斯塔克频移和二阶塞曼频移.结果表明,由黑体辐射引起的频移量最大,晶格光交流斯塔克频移的不确定度最大,系统总的相对频移修正量为58.8×10^-16,总不确定度为2.3×10^-16.该工作为可搬运87Sr光晶格钟之后的性能提升和应用提供了条件. 展开更多
关键词 可搬运87Sr光晶格钟 系统频移 不确定度 分时自比对方法
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用于锶原子光钟永磁体塞曼减速器设计 被引量:3
5
作者 谢玉林 卢本全 +1 位作者 王叶兵 常宏 《时间频率学报》 CSCD 2014年第3期129-136,共8页
研究用于锶原子光钟的永磁体塞曼减速器,根据实验条件计算88Sr原子束塞曼减速器的磁场分布,将起始速度为410 m/s的锶原子减速至50 m/s,经过横向磁场的原子通量为7.9×105。基于永磁体制作的塞曼减速器,可靠性高、体积小、重量轻,磁... 研究用于锶原子光钟的永磁体塞曼减速器,根据实验条件计算88Sr原子束塞曼减速器的磁场分布,将起始速度为410 m/s的锶原子减速至50 m/s,经过横向磁场的原子通量为7.9×105。基于永磁体制作的塞曼减速器,可靠性高、体积小、重量轻,磁场分布可调,而且无需高电流和水冷装置,实现了永磁体塞曼减速器的小型化。 展开更多
关键词 原子冷却 多普勒频移 塞曼减速器
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光梳主动滤波放大实现锶原子光钟二级冷却光源
6
作者 徐琴芳 尹默娟 +4 位作者 孔德欢 王叶兵 卢本全 郭阳 常宏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期39-45,共7页
提出一种结合注入锁定技术的主动滤波放大方法,将光梳直接注入锁定至光栅外腔半导体激光器,产生窄线宽激光光源,该光源可以用于锶原子光钟二级冷却.实验中,将中心波长为689 nm,带宽为10 nm的光梳种子光源注入689 nm光栅式外腔半导体激光... 提出一种结合注入锁定技术的主动滤波放大方法,将光梳直接注入锁定至光栅外腔半导体激光器,产生窄线宽激光光源,该光源可以用于锶原子光钟二级冷却.实验中,将中心波长为689 nm,带宽为10 nm的光梳种子光源注入689 nm光栅式外腔半导体激光器,通过半导体增益光谱与半导体光栅外腔,从飞秒光梳的多个纵模梳齿中挑选出一个纵模模式来进行增益放大,再通过模式竞争,实现单纵模连续光输出;同时,光梳的重复频率锁定在线宽为赫兹量级的698 nm超稳激光光源上,因此,注入锁定后输出的窄线宽激光也继承了超稳激光光源的光谱特性.利用得到的输出功率为12 mW的689 nm窄线宽激光光源实现了88Sr原子光钟的二级冷却过程,最终获得温度为3μK,原子数约为5×10~6的冷原子团.该方法可拓展至原子光钟其他光源的获得,从而实现原子光钟的集成化和小型化. 展开更多
关键词 光梳 注入锁定 窄线宽激光器 锶原子光钟
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小型化锶光钟物理系统的研制 被引量:8
7
作者 赵芳婧 高峰 +6 位作者 韩建新 周驰华 孟俊伟 王叶兵 郭阳 张首刚 常宏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期64-71,共8页
光钟物理系统的小型化是制约可搬运光钟及空间冷原子光钟发展的重要因素.主要介绍了小型化锶原子光钟物理系统的研制实验.采用真空腔内置反亥姆霍兹线圈,构建一个小电流、低功耗及小体积的磁光阱.实验中测得真空线圈通电电流仅为2 A时,... 光钟物理系统的小型化是制约可搬运光钟及空间冷原子光钟发展的重要因素.主要介绍了小型化锶原子光钟物理系统的研制实验.采用真空腔内置反亥姆霍兹线圈,构建一个小电流、低功耗及小体积的磁光阱.实验中测得真空线圈通电电流仅为2 A时,磁光阱中心区域轴向磁场梯度可达到43 Gs/cm,完全满足锶原子多普勒冷却与俘获对磁场梯度的要求.目前已经成功将锶原子光钟物理系统体积缩小至60 cm×20 cm×15 cm,约为实验室原锶光钟物理系统体积的1/10,并且实现了锶原子的一级冷却,测得俘获区冷原子团的直径为1.5 mm,温度约为10.6 mK.锶同位素^(88)Sr和^(87)Sr的冷原子数目分别为1.6×10~6和1.5×10~5.重抽运激光707和679 nm的加入,消除了冷原子在~3P_2和~3P_0两能态上的堆积,最终可将冷原子数目提高5倍以上. 展开更多
关键词 小型化锶光钟 内置磁场线圈 空间冷原子光钟
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锶原子光晶格钟自旋极化谱线的探测 被引量:3
8
作者 郭阳 尹默娟 +5 位作者 徐琴芳 王叶兵 卢本全 任洁 赵芳婧 常宏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期69-76,共8页
87Sr原子存在核自旋,在磁场作用下原子能级会分裂成不同塞曼子能级.通过光抽运对原子进行自旋极化,其自旋极化谱线的探测为锶光钟系统的闭环锁定提供精确的频率参考.本文对^(87)Sr原子钟跃迁能级5s^2~1S_0→5s5p^3P_0中的m_F=+9/2和m_F=... 87Sr原子存在核自旋,在磁场作用下原子能级会分裂成不同塞曼子能级.通过光抽运对原子进行自旋极化,其自旋极化谱线的探测为锶光钟系统的闭环锁定提供精确的频率参考.本文对^(87)Sr原子钟跃迁能级5s^2~1S_0→5s5p^3P_0中的m_F=+9/2和m_F=-9/2的塞曼磁子能级自旋极化谱线进行了探测.经过一级宽带冷却和二级窄线宽冷却与俘获后,锶冷原子温度为3.9μK,原子数目为3.5×10~6.利用邻近"魔术波长"的813.426 nm半导体激光光源实现水平方向的一维光晶格装载.采用归一化探测方法用线宽为Hz量级的698 nm钟激光对~1S_0→~3P_0偶极禁戒跃迁进行探测,在150 ms的探测时间下获得线宽为6.7 Hz的钟跃迁简并谱.在磁光阱竖直方向施加一个300 mGs的偏置磁场获得塞曼分裂谱,并通过689 nm的圆偏振自旋极化光进行光抽运,最终在探测时间为150 ms时,获得左右旋极化谱线线宽分别为6.2 Hz和6.8 Hz. 展开更多
关键词 锶原子光晶格钟 钟跃迁探测 自旋极化谱
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锶原子光晶格钟碰撞频移的测量 被引量:3
9
作者 卢晓同 李婷 +2 位作者 孔德欢 王叶兵 常宏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第23期88-93,共6页
中性原子光晶格钟的系统不确定度评估中,碰撞频移引起的频移修正量和不确定度是其中重要的一项,且其评估结果将直接影响交流斯塔克频移的评估.碰撞频移来源于囚禁在同一个格点里面原子间的相互作用,其大小与原子的密度有关.本文实验测... 中性原子光晶格钟的系统不确定度评估中,碰撞频移引起的频移修正量和不确定度是其中重要的一项,且其评估结果将直接影响交流斯塔克频移的评估.碰撞频移来源于囚禁在同一个格点里面原子间的相互作用,其大小与原子的密度有关.本文实验测量了国家授时中心87Sr光晶格钟的碰撞频移.利用水平方向的一维光晶格囚禁数目在10^4量级、温度为3.4μK的冷原子,用极化光将原子抽运到基态mF=±9/2的塞曼子能级上,获得了钟跃迁自旋极化谱.通过高低原子密度自比对的方法测量了87Sr光晶格钟系统中与原子密度相关的碰撞频移.在原子密度差为4×10^10/cm^3的条件下对系统的碰撞频移进行了37次独立测量,得到系统的碰撞频移为–0.13 Hz,统计不确定度为3.1×10^–17.自比对的艾伦偏差在8000 s时达到了4×10^–17,表明系统的测量精度在10^–17量级是可靠的,为锶原子光晶格钟系统不确定度全面评估奠定了基础. 展开更多
关键词 碰撞频移 锶原子光晶格钟 光晶格 自旋极化谱
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锶原子光晶格钟黑体辐射频移评估 被引量:2
10
作者 李婷 卢晓同 +3 位作者 张强 孔德欢 王叶兵 常宏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期110-117,共8页
在中性原子光晶格钟的系统不确定度评估中,通常黑体辐射引起的频移是最大的一项.黑体辐射频移主要受周围环境温度的影响.针对国家授时中心的锶原子光晶格钟实验系统,通过理论分析、腔体表面温度的测量和软件模拟相结合的方法,评估了锶... 在中性原子光晶格钟的系统不确定度评估中,通常黑体辐射引起的频移是最大的一项.黑体辐射频移主要受周围环境温度的影响.针对国家授时中心的锶原子光晶格钟实验系统,通过理论分析、腔体表面温度的测量和软件模拟相结合的方法,评估了锶原子光晶格钟黑体辐射频移的修正量和不确定度.其中主要分析了锶原子炉、蓝宝石加热窗口、透过窗口片进入到真空腔体内的室温以及Zeeman减速装置对原子团处的热辐射引起的黑体辐射频移.在真空腔体外表面设置了5个测温点,利用校准过的铂电阻温度传感器监测真空腔体外表面的温度变化,用SolidWorks绘图软件建立腔体模型,通过有限元分析软件模拟出在真空腔体温度变化0.72 K时,原子团所处位置温度的波动为0.34 K.最终得到黑体辐射频移总的修正量为-2.13(1) Hz,不确定度为2.4×10^(-17). 展开更多
关键词 锶原子光晶格钟 热辐射 黑体辐射频移 有限元分析
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利用钟跃迁谱线测量超稳光学参考腔的零温漂点 被引量:1
11
作者 李婷 卢晓同 +3 位作者 周驰华 尹默娟 王叶兵 常宏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期106-111,共6页
在87Sr光晶格钟实验系统中,通过将自由运转的698 nm激光频率锁定在由超低膨胀系数的玻璃材料构成的超稳光学参考腔上,从而获得短期频率稳定性较好的超稳窄线宽激光.超稳光学参考腔的腔长稳定性决定了最终激光频率的稳定度.为了降低腔长... 在87Sr光晶格钟实验系统中,通过将自由运转的698 nm激光频率锁定在由超低膨胀系数的玻璃材料构成的超稳光学参考腔上,从而获得短期频率稳定性较好的超稳窄线宽激光.超稳光学参考腔的腔长稳定性决定了最终激光频率的稳定度.为了降低腔长对温度的敏感性,使激光频率具有更好的稳定度和更小的频率漂移,利用锶原子光晶格钟的钟跃迁谱线,测量了698 nm超稳窄线宽激光系统中超稳光学参考腔的零温漂点.通过对钟跃迁谱线中心频率随温度的变化曲线进行二阶多项式拟合,得到698 nm超稳窄线宽激光系统的零温漂点为30.63℃.利用锶原子光晶格钟的闭环锁定,测得零温漂点处698 nm超稳窄线宽激光系统的线性频率漂移率为0.15 Hz/s,频率不稳定度为1.6×10^(–15)@3.744 s. 展开更多
关键词 超稳光学参考腔 频率漂移 钟跃迁谱线 零温漂点
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浅光晶格中量子隧穿现象的实验观测
12
作者 李婷 汪涛 +4 位作者 王叶兵 卢本全 卢晓同 尹默娟 常宏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期99-106,共8页
基于一维水平光晶格的锶原子光晶格钟实验平台,当系统的稳定度和不确定度达到10-18量级以上时,由量子隧穿效应引起的钟频移变得不容忽视.在浅光晶格中,量子隧穿效应会使钟跃迁谱线发生明显的展宽现象,因此,本文通过研究浅光晶格中的量... 基于一维水平光晶格的锶原子光晶格钟实验平台,当系统的稳定度和不确定度达到10-18量级以上时,由量子隧穿效应引起的钟频移变得不容忽视.在浅光晶格中,量子隧穿效应会使钟跃迁谱线发生明显的展宽现象,因此,本文通过研究浅光晶格中的量子隧穿现象,为^(87)Sr原子光晶格钟系统不确定度的评估奠定基础.本实验在一维^(87)Sr原子光晶格钟平台上,利用超稳超窄线宽的698 nm激光激发^(87)Sr冷原子^(1)S_(0)(|g>)→^(3)P_(0)(|e>)跃迁(即钟跃迁),实现了对锶原子分布在特定量子态的制备.在深光晶格中,将原子制备到|e,n_(z)=1>态后,再绝热地降低光晶格阱深,然后在浅光晶格中,探测激发态的载波-边带可分辨的钟跃迁谱线.从钟跃迁谱线中观测到载波谱线发生了明显的劈裂,表明原子在光晶格相邻格点间产生了明显的量子隧穿现象.通过对光晶格中量子隧穿机制的理解,不仅有利于提高光晶格钟的不确定度,也可为观测光晶格中费米子的自旋轨道耦合效应提供基础数据. 展开更多
关键词 光晶格 钟跃迁谱线 量子态 隧穿现象
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锶原子光钟驾驭氢钟的模拟分析
13
作者 徐琴芳 王叶兵 常宏 《量子光学学报》 北大核心 2024年第2期30-37,共8页
基于光频跃迁的光晶格原子钟展示了优异的频率稳定度和不确定度,是重定义时间单位“秒”的有力候选者之一。然而,目前的局限性是光学时钟仍处于实验室阶段,不能长时间自主运行,这使得基于光钟的连续时间尺度输出变得困难。在本文中,我... 基于光频跃迁的光晶格原子钟展示了优异的频率稳定度和不确定度,是重定义时间单位“秒”的有力候选者之一。然而,目前的局限性是光学时钟仍处于实验室阶段,不能长时间自主运行,这使得基于光钟的连续时间尺度输出变得困难。在本文中,我们模拟了间歇性运行的锶原子光钟驾驭作为飞轮的氢钟来实现连续时间尺度输出,详细讨论了卡尔曼滤波驾驭算法中关键参数的计算与选取,研究了锶原子光钟不同驾驭策略下对光学时间尺度性能的影响。结果表明锶原子光钟8.3%运行率下,30 d的累积时间误差可保持在0.8 ns以内,频率稳定度达4×10^(-17)@30 d。 展开更多
关键词 光晶格原子钟 时间尺度 卡尔曼滤波 氢钟 频率驾驭
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Strontium optical lattice clock at the National Time Service Center 被引量:11
14
作者 王叶兵 尹默娟 +5 位作者 任洁 徐琴芳 卢本全 韩建新 郭阳 常宏 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第2期204-209,共6页
We report the 87Sr optical lattice clock developed at the National Time Service Center. We achieved a closed-loop operation of the optical lattice clock based on 87Sr atoms. The linewidth of the spin-polarized clock p... We report the 87Sr optical lattice clock developed at the National Time Service Center. We achieved a closed-loop operation of the optical lattice clock based on 87Sr atoms. The linewidth of the spin-polarized clock peak is 3.9 Hz with a clock laser pulse length of 300 ms, which corresponds to a Fourier-limited linewidth of 3 Hz. The fitting of the in-loop error signal data shows that the instability is approximately 5 × 10 15τ-1/2, affected primarily by the white noise. The fractional frequency difference averages down to 5.7 × 10 ^-17 for an averaging time of 3000 s. 展开更多
关键词 optical clock optical lattice strontium atoms STABILITY
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A transportable optical lattice clock at the National Time Service Center 被引量:7
15
作者 De-Huan Kong Zhi-Hui Wang +4 位作者 Feng Guo Qiang Zhang Xiao-Tong Lu Ye-Bing Wang Hong Chang 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第7期92-98,共7页
We report a transportable one-dimensional optical lattice clock based on 87Sr at the National Time Service Center.The transportable apparatus consists of a compact vacuum system and compact optical subsystems.The vacu... We report a transportable one-dimensional optical lattice clock based on 87Sr at the National Time Service Center.The transportable apparatus consists of a compact vacuum system and compact optical subsystems.The vacuum system with a size of 90 cm×20 cm×42 cm and the beam distributors are assembled on a double-layer optical breadboard.The modularized optical subsystems are integrated on independent optical breadboards.By using a 230 ms clock laser pulse,spin-polarized spectroscopy with a linewidth of 4.8 Hz is obtained which is close to the 3.9 Hz Fourier-limit linewidth.The time interleaved self-comparison frequency instability is determined to be 6.3 × 10^-17 at an averaging time of 2000 s. 展开更多
关键词 optical lattice clock strontium atoms spin-polarized spectra INSTABILITY
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Rabi Spectroscopy and Sensitivity of a Floquet Engineered Optical Lattice Clock 被引量:4
16
作者 Mo-Juan Yin Tao Wang +6 位作者 Xiao-Tong Lu Ting Li Ye-Bing Wang Xue-Feng Zhang Wei-Dong Li Augusto Smerzi Hong Chang 《Chinese Physics Letters》 SCIE CAS CSCD 2021年第7期29-33,共5页
We periodically modulate the lattice trapping potential of a ^(87)Sr optical clock to Floquet engineer the clock transition.In the context of atomic gases in lattices,Floquet engineering has been used to shape the dis... We periodically modulate the lattice trapping potential of a ^(87)Sr optical clock to Floquet engineer the clock transition.In the context of atomic gases in lattices,Floquet engineering has been used to shape the dispersion and topology of Bloch quasi-energy bands.Differently from these previous works manipulating the external(spatial)quasi-energies,we target the internal atomic degrees of freedom.We shape Floquet spin quasi-energies and measure their resonance profiles with Rabi spectroscopy.We provide the spectroscopic sensitivity of each band by measuring the Fisher information and show that this is not depleted by the Floquet dynamical modulation.The demonstration that the internal degrees of freedom can be selectively engineered by manipulating the external degrees of freedom inaugurates a novel device with potential applications in metrology,sensing and quantum simulations. 展开更多
关键词 SPECTROSCOPY TRANSITION QUASI
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Precision frequency measurement of 1^S0–3^P1 intercombination lines of Sr isotopes 被引量:3
17
作者 刘辉 高峰 +6 位作者 王叶兵 田晓 任洁 卢本全 徐琴芳 谢玉林 常宏 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第1期208-215,共8页
We report on frequency measurement of the intercombination(5s^2)^1S0–(5s5p)^3P1transition of the four natural isotopes of strontium, including88^Sr(82.58%),87^Sr(7.0%),86^Sr(9.86%), and84^Sr(0.56%). A nar... We report on frequency measurement of the intercombination(5s^2)^1S0–(5s5p)^3P1transition of the four natural isotopes of strontium, including88^Sr(82.58%),87^Sr(7.0%),86^Sr(9.86%), and84^Sr(0.56%). A narrow-linewidth laser that is locked to an ultra-low expansion(ULE) optical cavity with a finesse of 12000 is evaluated at a linewidth of 200 Hz with a fractional frequency drift of 2.8×10^-13 at an integration time of 1 s. The fluorescence collector and detector are specially designed, based on a thermal atomic beam. Using a double-pass acousto-optic modulator(AOM) combined with a fiber and laser power stabilization configuration to detune the laser frequency enables high signal-to-noise ratios and precision saturated spectra to be obtained for the six transition lines, which allows us to determine the transition frequency precisely.The optical frequency is measured using an optical frequency synthesizer referenced to an H maser. Both the statistical values and the final values, including the corrections and uncertainties, are derived for a comparison with the values given in other works. 展开更多
关键词 optical frequency measurement STRONTIUM intercombination transition
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Momentum-space crystal in narrow-line cooling of ^(87)Sr
18
作者 Jian-Xin Han Ben-Quan Lu +4 位作者 Mo-Juan Yin Ye-Bing Wang Qin-Fang Xu Xiao-Tong Lu Hong Chang 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第1期360-366,共7页
The discovery of the momentum space crystal based on the alkaline-earth atom ^(88)Sr in narrow-line cooling has paved the way to explore this novel physical phenomenon in other cold atom systems. In this paper, a mome... The discovery of the momentum space crystal based on the alkaline-earth atom ^(88)Sr in narrow-line cooling has paved the way to explore this novel physical phenomenon in other cold atom systems. In this paper, a momentum space crystal based on the fermions ^(87)Sr in narrow-line cooling of transition^1S_0–~3P_1 is demonstrated. We theoretically analyze and compare the formation principle of the narrow-line with that of broad-line cooling, and achieve the momentum space crystal in experiment. Beyond that we present a series of numerical calculations of those important parameters which influence the distribution and size of the momentum space crystal. Correspondingly, we vary the values of these parameters in experiment to observe the momentum space crystal evolution and distribution. The experimental results are in conformity with the results of the theoretically numerical calculations. These results and analyses provide a detailed supplementary study on the formation and evolution of momentum space crystal. In addition, this work could also give a guideline on atomic manipulation by narrow-line cooling. 展开更多
关键词 momentum space CRYSTAL narrow-line COOLING STRONTIUM
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Experimental Determination of the Landé g-Factors for 5s^2 ^1S and 5s5p ^3P States of the ^87Sr Atom
19
作者 Ben-quan Lu Yebing Wang +4 位作者 Yang Guo Qinfang Xu Mojuan Yin Jiguang LI Hong Chang 《Chinese Physics Letters》 SCIE CAS CSCD 2018年第4期30-34,共5页
We present an experimental determination on the Lande g-factors for the 5 s^2 ^1 S0 and 5 s5 p ^3P0 states in ultra-cold atomic systems, which is important for evaluating the Zeeman shift of the clock transition in th... We present an experimental determination on the Lande g-factors for the 5 s^2 ^1 S0 and 5 s5 p ^3P0 states in ultra-cold atomic systems, which is important for evaluating the Zeeman shift of the clock transition in the ^87Sr optical lattice clock. The Zeeman shift of the 5 s5 p ^3 P0-5 s^2 ^1 S0 forbidden transition is measured with the π-polarized and σ^±-polarized interrogations at different magnetic field strengths. Moreover, in the g-factor measurement with the σ^±-transition spectra, it is unnecessary to calibrate the external magnetic field. By this means, the ground state 5 s^2 ^1 S0 g-factor for the ^87Sr atom is-1.306(52) ×10^-4, which is the first experimental determination to the best of our knowledge, and the result matches very well with the theoretical estimation. The differential g-factorδg between the 5 s5 p^3 P0 state and the 5 s^2 ^1 S0 state of the ^87Sr atoms is measured in the experiment as well,which are-7.67(36) ×10^-5 with π-transition spectra and-7.72(43) X 10^-5 with σ^±-transition spectra, in good agreement with the previous report [Phys. Rev. A 76(2007) 022510]. This work can also be used for determining the differential g-factor of the clock states for the optical clocks based on other atoms. 展开更多
关键词 Sr Atom and 5s5p g-Factors for 5s~2 Experimental Determination of the Land States of the
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用于可搬运锶光钟二级冷却光源的研制
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作者 孔德欢 王志辉 +4 位作者 梁婷 冯敏 郭峰 王叶兵 常宏 《量子光学学报》 北大核心 2023年第2期23-29,共7页
光钟在时间保持、精密测量、暗物质探测等方面有广泛的应用。可搬运光钟研制是光钟的重要方向,它是不同类型光钟比对以及引力红移测量的重要设备。研制用于冷原子制备的可搬运冷却光源是实现可搬运光钟研制的关键。本文主要介绍了可搬... 光钟在时间保持、精密测量、暗物质探测等方面有广泛的应用。可搬运光钟研制是光钟的重要方向,它是不同类型光钟比对以及引力红移测量的重要设备。研制用于冷原子制备的可搬运冷却光源是实现可搬运光钟研制的关键。本文主要介绍了可搬运锶光钟二级冷却光源的研制。首先,通过Pound-Drever-Hall稳频技术将半导体激光器锁定在超稳腔上,实现了用于锶光钟二级冷却的689 nm窄线宽稳频光源,其线宽优于263 Hz,频率秒稳定度优于1.56×10^(-14)。另外,利用注入锁定技术制备了两台同等性能的光源,分别用作二级冷却阶段的俘获光和匀化光。整个光学系统集成在一个0.56 m^(2)的光学面包板,通过光纤与真空系统耦合,整体可搬运。利用该稳频光源,实验上制备了数目为2×10^(6),温度为5.3μK的二级冷却原子团,这为下一步进行光晶格原子装载和钟跃迁谱探测奠定了基础。 展开更多
关键词 可搬运锶光钟 二级冷却 立方体腔 可搬运稳频光源
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