里德堡原子双色偏振谱激光稳频

将激光器的输出频率锁定于合适的参考频率上,可以有效地提高激光器的频率稳定度,抑制激光器的频率起伏,实现激光稳频。本文中,我们在室温铯原子气室中研究了基于6S_(1/2)–6P_(3/2)–70S_(1/2)阶梯型三能级系统的双色偏振光谱(TCPS),并利用该TCPS实现了无调制激光稳频。实验中,852 nm线偏振光作为探测光,激光频率共振于6S_(1/2)(F=4)→6P_(3/2)(F′=5)跃迁线,509 nm圆偏振光作为耦合光,激光频率在6P_(3/2)(F′=5)→70S_(1/2)跃迁线附近扫描。圆偏振耦合光泵浦原子布居于不同Zeeman态,实现介质各向异性。通过偏振光场对各向异性的原子介质的探测获得了里德堡态的TCPS。利用该里德堡态TCPS,我们实现509 nm激光对应于铯原子6P_(3/2)(F′=5)→70S_(1/2)跃迁线的频率锁定。该TCPS提供了一种无调制的技术,可用于多种里德堡态匹配的激光系统锁频,对基于里德堡态精密测量有重要意义。

基于里德堡原子天线混频的微波相位噪声影响测量

本文理论分析和实验测量研究了微波相位噪声对里德堡原子天线微波混频信号的影响。通过研究微波混频信号的相位噪声项,建立在信号场中加入相位噪声后微波混频信号强度变化的理论模拟图。实验基于室温铯原子气室中里德堡原子电磁感应透明光谱,实现里德堡原子|64S_(1/2)>→|64P_(1/2)>态的电偶极跃迁,得到频率13.806 057 GHz与13.806 000 GHz的微波场混频信号。同时,对混频信号强度的参数依赖关系进行研究。经实验发现,基于里德堡原子天线微波混频信号强度与参考场的功率有关,优化功率参数条件下,参考场可以实现约20 d B的混频信号增强;当参考场调控里德堡原子达到微波混频效率最大时,在信号场中加入相位噪声,会导致混频信号强度的显著降低。