利用原子相干进行光频标中玻色子钟频率测量机制的研究

对原子光学波段钟频率进行精确测量是光频标的关键环节之一。采用碱土金属中玻色子单态基态到三重态亚稳态跃迁作为钟频率进行测量具有原子态制备简单，受外场影响小，信噪比高，Dick效应小，钟效率高等诸多的优点。利用外光场与原子能级耦合测量碱土金属中玻色子钟频率是光频标频率测量机制上新的突破。.通过原子相干谱测量原子光学波段的钟频率是本项目的最大特点。通过实现频率关联的外光场与碱土金属玻色子单态和三重态能级相干耦合，获得原子相干谱。原子相干谱中的双光子共振与钟频率直接相关，测量双光子共振频率实现钟频率测量。频率关联的外光场的产生是实现原子相干获得原子相干谱的关键，我们采取外腔差频后差频光频率锁定的技术方案。据此实现锶玻色子的原子相干。在Lamb-Dick区进行原子相干谱测量实现对锶玻色子中钟频率的精确测量。控制玻色子间的碰撞以及外光场相位噪声引起的退相干，预期钟频率测量的精确度达到10e-16量级。

对原子的光学波段钟频率的精确测量是光频标的关键环节之一，其直接影响光频标的稳定度和准确度。本项目通过将两个689nm窄线宽相干外光场与锶玻色子（88Sr）独态的1S0-1P1能级和三重态的1P1-3P1能级相干耦合系统，实现了组间跃迁中的原子相干。在热原子束中利用锶原子互组跃迁Zeeman子能级构成的V-型能级结构，通过荧光观测实验研究了互组跃迁中的原子相干效应。我们研制的689nm窄线宽激光系统目前稳定度可达4.4×10-14@16s。利用该窄线宽激光在锶原子束上观测到具有高信噪比的窄线宽原子跃迁谱线，实验测得谱线的线宽为55kHz，利用该技术我们实现了锶原子束横向速度分布的测量及锶四种天然同位素互组跃迁谱的绝对频率的精确测量。