基于表面等离激元的光钟原子束准直器的设计

在时间的精确测量领域,超冷原子光晶格钟具有最佳的精确性和稳定性,但其中的原子束准直器需要进行优化设计。本文依据光钟系统微型化的切实需要,利用表面等离激元效应对局部电磁场的增强效应,设计了新型的银-石英复合结构的准直器,并对器件的内部光场和准直效果做了理论分析和数值模拟。

铬原子束的激光多普勒冷却准直检测实验研究

本文采用基于激光感生荧光（LIF）的位移探测系统检测了铬原子束中轴向定量百分比原子数的冷却准直发散角,评价了激光的多普勒冷却准直效果。实验结果得到当冷却激光功率为45mW,作用长度为24mm,失谐量为-0.5Γ的情况下,铬原子束中轴向定量50%原子数的发散角由冷却准直前的1.07±0.10mrad减小到冷却准直后的0.46±0.10mrad,并且其准直发散角随着冷却激光功率的增加而减小。文章最后用半经典理论数值模拟计算了实验结果并与之作了比较。

锶原子窄线宽互组跃迁荧光谱获得及谱线增宽因素分析

锶原子(5s2)1S0-(5s5p)3P1互组跃迁自然线宽远窄于其单态间的(5s2)1S0-(5s5p)1P1偶极跃迁,在光频标中有着实际的应用。为获得该跃迁线的高质量光谱,从理论上分析了利用毛细管准直的热原子束中,锶原子(5s2)1S0-(5s5p)3P1互组跃迁荧光光谱的谱线增宽因素,包括多普勒增宽、激光线宽、饱和增宽和渡越增宽。利用不同准直度的原子束实验获得了该互组跃迁的荧光谱和饱和荧光谱,较高准直的原子束获得荧光谱线宽仅为6.5MHz,与饱和荧光谱的兰姆凹陷线宽(1.7 MHz)在同一个数量级上,大大减小了谱线的一阶多普勒增宽。通过对频率直接调制将激光器锁定在该谱线上,锁定后激光的线宽约为0.72MHz。

锶原子互组跃迁荧光谱及其特性的研究

真空锁频系统是实现激光稳频的重要组成部分,在该系统中产生高分辨互组跃迁荧光谱((5s2)1S0→(5s5p)3P1)是分析原子谱线相关特性及精确测量跃迁频率等参数的前提。本文通过将装载有毛细管的准直器置于锶炉内,从源头减小原子束的发散角,将原子束的发散角减小至3.1 mrad。即减小原子束的横向速度,进而减弱光与原子作用的一阶多普勒频移,实验最终得到分辨率较高且线宽为26 MHz的互组跃迁荧光谱。锶原子互组跃迁荧光谱特性的相关研究对于光晶格原子钟锁频系统的建立具有重要意义,因此本文从实验上探讨并分析了锶炉温度和激光光强等因素对互组跃迁荧光谱的影响。