基于端帽阱的镱离子光钟的系统设计及研究进展

随着飞秒光梳和超稳激光技术的发展,无论是基于晶格原子还是离子的光钟,因其不确定度指标已超越复现国际单位制秒定义的铯原子喷泉钟,而成为下一代秒定义最具影响力的候选方案。相较于探测原子数目较大而在稳定度占优势的光晶格钟,离子光钟受到的环境扰动更小因而准确度更高。镱离子光钟拥有两条成为次级秒定义的钟跃迁谱线,且囚禁时间长达数月,其八极跃迁谱线自然线宽在nHz量级。另外,镱离子的冷却、重泵、探测等激光均可通过半导体激光器直接获得,镱离子光钟系统具有更好的应用前景。本文着重介绍中国计量科学研究院搭建的镱离子光钟的物理和光学系统,采用端帽阱囚禁单离子,各频率激光通过光频梳实现锁定。