线形离子阱杂散电场漂移的测量与优化

在光频标的实验中,射频场所引入的微运动会对系统频率测量产生很大的误差。即使在实验前将微运动补偿至最佳状态,但实验过程中随着杂散电场的漂移,微运动的影响又会逐渐显现,需要不断地补偿才能减小其影响。针对该问题,在线形离子阱系统中利用氧化铟锡导电玻璃对真空系统进行优化,以抑制离子阱杂散电场的漂移。通过测量和计算得出优化后杂散电场漂移值为1.63µV·m^(−1)·s^(−1),约为优化前结果57.7µV·m^(−1)·s^(−1)的1/40,使得在长时间实验的过程中微运动的影响可以忽略不计,实验的有效时间得以显著增加。

基于电四极跃迁的单个^(171)Yb^(+)离子光钟研究

高精度光钟在时间频率计量,相对论大地测量和基本物理规律检验方面有着重要的科学意义和应用前景。在众多的光钟参考体系中,^(171)Yb^(+)离子拥有两条已成为次级秒定义的非磁敏跃迁谱线,其中电八极跃迁谱线的自然线宽低至nHz水平。同时,^(171)Yb^(+)离子的囚禁时间长,相关激光器方案简单紧凑,因而在研制高精度,小型化的离子光钟方面具有独特的优势。本文主要介绍基于单个^(171)Yb^(+)离子电四极跃迁的光钟研究进展,包括相应的激光稳频,离子囚禁与冷却实验。利用窄线宽的435.5 nm激光探询^(171)Yb^(+)离子的^(2)S_(1/2)(F=0,mF=0)→^(2)D_(3/2)(F=2,mF=0)跃迁,在20 ms的Rabi探询时间下获得接近Fourier极限的41Hz线宽钟跃迁参考谱线。在此基础上实现国内首台^(171)Yb^(+)离子光钟的闭环锁定,并利用自比对的方法评估出该光钟的频率稳定度约为1.3×10^(-14)/√τ/s,为研制精度在10^(-18)水平的小型化可搬运^(171)Yb^(+)离子光钟奠定基础。

Al^(+)光钟态“幻零”波长的理论计算

本文使用组态相互作用加多体微扰理论方法对Al^(+)光钟态3s^(2)^(1)S_(0)和3s3p^(3)P_(0)的“幻零”波长进行了理论计算.3s^(2)^(1)S_(0)态的“幻零”波长为266.994(1)nm,3s3p^(3)P_(0)态的“幻零”波长为184.56(7)nm,174.4(1)nm,121.5(1)nm和119.7(2)nm.精确测量这些“幻零”波长,有助于高精度确定光钟态相关跃迁的振子强度或者约化矩阵元,进而降低Al^(+)光钟黑体辐射频移评估的不确定度.同时,对这些“幻零”波长的精密测量,对研究Al~+原子结构具有重要意义.

利用原子吸收谱线实现气室温控

要实现微型光学原子磁强计需要精确测定气室温度和实现高精度气室温控。提出了一种无温度传感器的气室温控方案。该方案首先探测激光输出功率,采用激光功率伺服控制激光器的注入电流以锁定光功率;然后探测原子吸收光谱,利用同步调制解调技术将其转变成激光频率鉴频信号,采用激光频率伺服控制激光器温度,将激光频率锁定在吸收谱线中心;最后利用原子吸收光谱中心信号幅度来测量气室温度,从而实现气室温控。采用本方案实现了气室温控,温控效果与采用热敏电阻测温所实现的气室温控效果相当,为实现微型光学原子磁强计气室温控提供了一种备选方案。