《鐿原子光晶格鐘抑制黑體輻射頻移的實驗研究》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由賀凌翔擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鐿原子光晶格鐘抑制黑體輻射頻移的實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：賀凌翔
- 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
現代計量學的重要進展與原子鐘的發展是密不可分的。而最有前景的原子鐘被認為是基於離子和中性原子的光鐘。由於光鐘具有光頻段的鐘躍遷和赫茲量級以下的窄線寬特性，使得光鐘的品質因子比微波鐘得到了四個數量級以上的提高，已經成為目前具有最小不確定度的頻標體系。而目前制約中性原子光晶格鐘不確定度的兩個很大的因素有待改善，一個是光晶格中原子間的碰撞頻移，另一個是與環境溫度有關的黑體輻射頻移。這兩個問題的有效解決，將促進中性原子光晶格鐘的不確定度推進到10^(-18)。本項目依託鐿原子光晶格鐘的研究，提出在常溫下利用鐿原子的兩個鐘躍遷578 nm 1S0→3P0和507 nm1S0→3P2的來構造新的合成鐘躍遷來抑制黑體輻射頻移的實驗方案，從而消除鐘躍遷對於環境溫度的依賴，將鐿原子光晶格鐘的黑體輻射控制在10^(-18)以下，進而能夠提升鐿原子光晶格鐘的不確定度。
結題摘要
此項目的開展，主要針對在鐿原子光晶格鐘研製過程中，如何抑制制約不確定度進入E-18的黑體輻射頻移項這一關鍵問題進行的實驗研究。本項目提出利用鐿原子能級結構對應的兩個鐘躍遷來合成一個新的鐘躍遷，從而用共模的辦法消除每個鐘躍遷頻率測量過程中受到的溫度效應引起的擾動，減少溫度效應引起的黑體輻射頻移項對不確定評估過程的貢獻。 項目在開展期間，實驗上分別獲得578nm、507nm兩個鐘雷射。578nm的鐘雷射系統是一個雷射倍頻鎖頻的窄線寬系統，用於探測的光功率可以達到10mW，線寬在1Hz；507nm鐘雷射是個自製的雷射倍頻系統，可用於探測的光功率有400μW，線寬在50kHz左右。實驗過程中，分別利用兩個鐘雷射場找到原子系統的鐘躍遷頻率，依託解析度達到1MHz的波長計實現對鐘雷射頻率的測量，從而合成新的種雷射頻率，用來消除主要由溫度四次方項貢獻引起的黑體輻射頻移。對兩個鐘雷射場測量的精度越高，黑體輻射頻移項的貢獻就越小，從而探索一條將黑體輻射頻移抑制到E-18以下的新方案。 項目經過四年的實施，我們基本實現了預定的研究目標。獲得了對應兩個鐘躍遷的雷射場；578nm雷射場的線寬壓窄到了1Hz, 鐘躍遷頻率的測量精確度達到了兆赫茲量級，與美國NIST鐿原子光鐘組的測量結果在此量級上是符合的；驗證了通過兩個鐘躍遷合成新的鐘躍遷的方法抑制黑體輻射頻移的的可行性。項目執行期間，我們還實現了鐿原子光晶格鐘的閉環鎖定，交替檢測的方法顯示平均時間7200s，系統不穩定度達到2×10-16。
