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《应用于光钟的镱原子激光冷却和囚禁的理论研究》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
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5、nemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame【摘要】:原子光钟是基础物理研究和频率标准这一古老研究领域的重要研究课题。这一研究能够成为当前一个热点的主要原因是微波原子钟的发展已经遇到瓶颈。而光钟由于采用频率更高的光频,因此是下一代高精度原子钟的公认的发展方向。经过一段时间的发展,目前光钟的发展方向主要定位在单离子钟和光晶格钟。最新型的单个离子光钟已经成功实现了~
6、10-18的分数频率不确定度,并成功运用于基础物理常数变化的测定和相对论物理的检验,将基础物理常数变化限制在一个更小的范围。然而根据量子理论,离子钟将最终受限制于量子投影噪声。减小量子投影噪声的一个重要途径就是增加被测原子或离子的数量。受库仑相互作用的影响,离子阱中的离子数量很难再增加。而光晶格钟秉承了离子钟的优点同时又可以提高量子吸收器的数量,其量子投影噪声大大减小,精度将有望超过离子钟,因此光晶格钟是目前一个热门的研究方向。镱原子光钟是光晶格钟的方向之一。而光晶格钟的一个核心问题就是如何获得对外界
7、干扰免疫的时钟跃迁,目前通用的做法是利用激光冷却与囚禁技术来实现。激光冷却与囚禁镱原子复杂而锁碎,涉及到方方面面的问题,小到一个控制电路的设计与实现,大到一台激光器的设计以及冷却与囚禁光学系统的设计与实现。由于是从无到有的建设冷镱原子系统,我们当前需要解决的有三个问题。第一个问题是,高效率的冷却激光光源的设计与实现。尽管目前多种方案可以获得冷却激光,然而冷却激光的方案还在探索和发展之中。激光功率和效率的提高将直接改善冷却的效果,同时简化系统。第二个问题是,在锶原子建立在交际跃迁上的磁光阱可以将锶原子冷
8、却到多普勒冷却极限以下,而对于镱原子交际跃迁磁光阱冷却获得的温度远远大于多普勒冷却极限温度。第三个问题是,目前已经实现的镱原子光晶格钟的频率评估发现,原子之间的碰撞频移还很大,其中一个影响就是镱原子的温度还不够低。同时单个离子光钟成功的经验表明把原子冷却到振动基态对抑制原子钟的不确定度是十分重要的。本论文针对以上三个问题展开深入研究。论文的第一章简单介绍了原子钟到光钟的发展过程,以及光钟关键技术的原理,总结了镱原子光晶格钟的在国际上的发展状况,介绍了冷镱