钟激光脉冲传输过程中相位噪声的抑制

发布时间：2021-07-17 17:42

　　近些年来,基于中性原子/离子超窄光频跃迁的原子光钟发展非常迅速,其频率不稳定度和不确定度指标普遍达到10-18量级,其中镱原子光钟和锶原子光钟的稳定度甚至达到了 10-19量级。光钟不仅用于时频计量,为国际单位“秒”的重新定义提供高精度的频率标准,在基础科学领域也有重要的应用,例如验证基本物理定律、测量基本物理常数随时间的变化、探测暗物质与引力波等。此外,光钟可以实现对地球重力势的高灵敏测量,使相对论测地学成为可能。超窄线宽的钟激光在传输至光晶格中的冷原子过程中,通常需要经过一系列光学器件比如光纤、透镜和反射镜等。机械振动、环境温度和空气气压的起伏都会给钟激光引入额外的相位噪声,从而造成钟谱线宽的展宽并产生残余Doppler频移。这些钟激光传输过程引入的相位噪声对光钟稳定度和不确定度的影响可达10-16量级,因此必须对其进行充分的抑制。基于Michelson干涉仪原理,我们设计并制作了一套578 nm钟激光的光路相位噪声抑制系统,用来抑制传输过程中的相位噪声对镱光钟精度的影响。本人硕士期间的研究工作主要包括以下三个方面:1.设计并制作了用于光路相位噪声抑制的电子学系统,包括低噪声高速拍... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所)湖北省

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２微波钟性能演变??２??

?钟激光脉冲传输过程中相位噪声的抑制???＼Ｈａ７?ｕｎｐｅｒｔｕｒｂｅｄ?ａｔｏｍ???；??Ｑｐｐ??Ａｔｏｍｉｃ?ｄｏｃｋ??ｄｏｃｋ?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ??八?［ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ??［ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ］?｜?ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｓ］?Ｊ??｜?攀｝ＡＡＡＡ／＼＞?—謹，??參［ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｓｔｅｅｒｉｎｇ］?１??ｌ麵疆■國麵國麵■綴鼷画麵■隱鼸画麗顯麵顯画顧臟■繾賺Ｉ??图１．１原子钟原理图??１．１原子钟的发展及应用??微波钟??上世纪５０年代，原子钟的概念被提出来后，世界上首次出现的原子钟是以??原子微波跃迁频率为参考基准的微波钟。以铯原子、铷原子等为代表的微波钟得??ｉ〇－１。：?ＥｓＴ＆Ｐａｒｒｙ?Ｏｐｔｉｃａｌ?ｃｌｏｃｋｓ?：??：＿?－?．Ｈ??１０＇１１－?■??☆?：?Ｃａ?：??２?１（Ｔ＜?ｍ?ｍ?ｗ?：??ｇ?：?＃Ｈ?Ｆｅｍｔｏ?ｃｏｍｂｓ?：??＾?Ｉｎ－１３＇?ｉ?Ｈ??〇?１０?１?＿＿?＿?ｉ??２?：?Ｒｅｄｅｆｍｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｅｃｏｎｄ?ｈ?：??１〇＇１Ｓ?■?＇Ｈｇ＇Ｙｂ＇Ｃａ?＿；??§＞?Ｃｓ?ｃｌｏｃｋｓ?Ｓｒ?，Ｙｂ?＃?Ｓｒ?：??〇?１０．、?｜?■?■？Ｈｇ＇Ｙｂ：ｌ??；?Ａｔｏｍｉｃ?ｆｏｕｎｔａｉｎｓ?？?ｇｒ?：??１０＇１ｓｉ?％ｒ?１??１０－ｉ＾＿＿，＿＿，＿，＿，?，＿，＿，＿，＿?ｔ?，?１?Ｈｇ＾：??１９５０?１９６０?１９７０?１９８０?１９９０?２０００?２０１０??图１．２微波钟性能演变??２??

将腔的稳定性传递给激光频率，将频率压窄在Ｈｚ甚至ｍＨｚ水平。??ＦＰ腔利用高反射率腔镜实现高精细度，通过特殊材料的腔体以及隔振、温控等??Ｉ?！?１?＊?Ｉ?１??１〇＊１０?－?■?？?＼?－??Ｓ１０＇１２?－?＼＃?－??ｉ?－?？??！１〇－１４?－?－??ｉ?－??１０＇１６?－?－??ｉ?＼??－?？?＞?■??１〇－ｉｅ?Ｉ?，?．?■?．?，?．１１??１９６０?１９８０?２０００?２０２０－??ｙｅａｒ??图１．?３光钟和微波钟性发展情况。红色表示光钟，蓝色表示微波钟??４??

【参考文献】：
期刊论文
[1]Clock-transition spectrum of 171Yb atoms in a one-dimensional optical lattice[J]. 陈宁,周敏,陈海琴,方苏,黄良玉,张晓航,高琪,蒋燕义,毕志毅,马龙生,徐信业.  Chinese Physics B. 2013(09)



本文编号：3288641