资源描述：
《原子频标实验研究!》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第0)卷第(期"&&(年(月物理学报KS:.0)，RS.(，LN@TN7GNU，"&&(!&&&6%"(&3"&&(30（)&(）3*!!’6&0O+-O,PQLD+OLDRD+O#"&&(+;9B.,;V/.LSA."""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!"#原子频标实验研究!!）"）!）"）!）!）#杜润昌陈杰华刘朝阳顾思洪!）（中国科学院武汉物理与数学研究所，武汉$%&&’!）"）（中国科学院研究生院，北京!&&!(&）（"&&)年(月!*日收到；"&&)年!!月’日收到修改稿）介绍了相干布居囚禁（
2、+,-）原子频标的小型、低功耗物理系统，并应用它开展实现了+,-原子频标的激光锁定、微波锁定方案的实验室研究.通过采用电流负反馈将激光频率锁定在原子对激光的吸收峰上，电压负反馈将微波频率锁定在电磁感应透明共振峰上，用该物理系统实现了闭环锁定的实验室桌面+,-频标实验系统.对该实验系统的频率稳定度测量获得"&&/内优于01!&2!!2!3"的结果.!关键词：+,-原子频标，频率稳定度，激光稳频"$!!：%0)&4，%"&&，%"’&供.直流电流与频率为!的微波通过498/-NN合成!C引言为供电电流输入K+L5M，使K+L5M输出受微波频率调制的多色光，利用其正、负一级边带作为如图!的相干布居
3、囚禁（+,-）是原子与相干光相互作用制备+,-态的相干双色光.微波和光频都出于相同［!—$］所产生的一种量子干涉现象，利用与+,-现象的光源，因此这样的双色光源具有理想的保相干特相联系的窄线宽电磁感应透明（5D-）谱线作为鉴频谱线实现的被动型+,-原子频标（简称+,-频标）具有体积小、功耗低、启动快等特点，有着广泛的应用前景.作为新型的原子频标，+,-频标得到快速发［0，*］展，目前国外已经出现了两款商品+,-频标.我国也于近年来开展+,-频标研究，武汉物理［’］所于"&&*年实现了+,-频标原理样机，并立即转入具有应用背景的样机研制，"&&)年研制出稳定度、功耗与国外商品+,-频标相当的新
4、版样机.本%文介绍我们为该样机所研制的体积$&A7、功耗!C%E物理系统，及运用它实现频标功能的实验研究结果."C频率锁定原理)’用FG作为工作原子，基态!HI&两态与激发态"I!，!HI2!态构成制备+,-态的"型结构，+,-共振发生在J!线如图!.图"是物理系统结构框图，光源由纵腔面发射半导体激光器（K+L5M）提图!制备+,-态的"结构!国家自然科学基金（批准号：!&0’$!$!，!&*’0!*"）资助的课题.#56789:：/;<=>?9@7.8A.AB6++!物理学报7!卷［!］性"光电探测器探测与原子相互作用后的激光，获频率锁定环路；微波源，’()*%，物理系统，光检放大，得用于
5、稳定激光频率的原子吸收谱线和稳定原子频锁相放大器&构成微波频率锁定环路"与其他小型［.］标输出频率的电磁感应透明（#$%）谱线",-%频标方案相似，激光频率锁定选用原子对激实验设置中有&个基本环路：其中电流源，光的多普勒吸收谱线作为鉴频谱线，微波频率锁定’()*%，物理系统，光检放大，锁相放大器+构成激光选用#$%谱线作为鉴频谱线"图&实验设置框图范围变化，获得如图/的原子吸收谱，将激光频率锁/0实验研究定在幅度最大的吸收峰峰值对应的频率；激光频率锁定后改变微波频率，在!1!!2&"处找到#$%峰，实现频标闭环锁定工作的顺序是：改变叠加有将微波频率锁定在#$%峰值对应的频率"因为!微波的供电
6、电流的直流部分使激光频率在选定的3,4#5输出的是受到频率调制的多色光，改变激光图/实验记录原子对多色激光的吸收谱线C期杜润昌等：)B:原子频标实验研究4##C频率会记录到丰富的原子对激光的吸收谱线，图!为了获得对激光频率的纠偏信号，在()*+,的输中幅度最大的吸收峰是由"#级边带产生的，对应入电流的直流部分上还另外叠加了一个小幅度音频交于图#所示的跃迁，相邻的两个峰是由基频和"$流电流，通过锁相放大器#作相敏检测，解调出幅度信级边带产生的跃迁，次相邻的峰是%#，%!级以及号谱线的微分谱线见图-，图中所标出的为激光频率锁&#，&!级边带产生的跃迁，依次类推’定位置，对应幅度信号最大吸收峰的极
7、小值点’图-解调出的微分谱线物理系统的样品泡约控温在./0，相应的多普曲线可确定线宽’另外，+9:谱线是,;<=>?7@A>线［#/，##］［#$］勒展宽使得1!#2$态的3#4567超精细裂距不能从型，由其微分曲线也可获得其线宽’对+9:图!吸收曲线充分分辨，但从台阶状结构还是能看谱线和它的微分谱线测量确定本实验的+9:谱线线出超精细能级造成的谱线线型的不对称’图-是通宽约!//67’过增加扫描时间，减小扫
