《雙波長好壞腔一體的主動光鐘》是依託北京大學，由陳景標擔任負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：雙波長好壞腔一體的主動光鐘
- 項目負責人：陳景標
- 依託單位：北京大學
- 項目類別：重大研究計畫
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題擬開展全新的銫原子四能級量子系統的雙波長好壞腔共腔的主動光鐘的機理和實驗研究。用455nm和459nm不同雷射泵浦比對，在主動光鐘的雙波長諧振腔中加入專門設計的 He-Ne雷射器件或其他雷射增益，實現雙波長共腔同時輸出且共用同一諧振腔的主動光鐘系統。其中好腔雷射的波長工作在好腔範圍，並採用PDH穩頻方案將好腔雷射輸出線寬壓窄到1 Hz量級實現主動光鐘諧振腔腔長的鎖定。同時，銫原子四能級主動光鐘1470 nm輸出波長工作在壞腔範圍，從而實現腔牽引效應的弱化將諧振腔的長度噪聲降低20倍。這樣，作為主動光鐘鐘躍遷信號的1470 nm輸出將在PDH穩頻的基礎上，利用主動光鐘的腔牽引效應弱化機制，發揮特色，以頻率信號輸出穩定性能優於1X10^-15T^-1/2，T(Tao)大於等於1秒小於等於100秒，從而為最終實現1E-18量級的頻率不穩定度打下堅實的基礎。
結題摘要
本項目的研究目標是開展全新的基於銫原子四能級量子系統的雙波長好壞腔共腔的主動光鐘的機理和實驗研究，證明主動光鐘相比於傳統被動光鐘的腔牽引抑制作用，採用PDH穩頻方案將好腔雷射輸出線寬壓窄到1 Hz量級實現主動光鐘諧振腔腔長的鎖定。由於銫原子四能級主動光鐘1470 nm輸出波長工作在壞腔範圍，利用主動光鐘的腔牽引效應弱化機制，作為主動光鐘鐘躍遷信號的1470 nm輸出將在PDH穩頻的基礎上將諧振腔的長度噪聲再降低20倍，發揮主動光鐘的特色，消除四能級主動光鐘中剩餘腔牽引效應對主動光頻標的影響。 在此項目執行的四年間，完成了兩套1064/1470 nm雙波長好壞腔主動光頻標系統的搭建和最佳化，實現了基於銫原子氣室和Nd:YAG晶體的好壞腔雙波長主動光鐘1064 nm好腔和1470 nm壞腔共腔受激輻射的雙波長輸出；搭建了兩套銫原子459 nm調製轉移譜，為主動光鐘提供更穩定的泵浦源；將兩套系統中的1064 nm好腔雷射進行相位鎖定，實現了兩套主動光鐘諧振腔跟蹤精度優於3E-16@1 s的結果，同時驗證腔長鎖定對兩套系統中1470 nm壞腔雷射拍頻線寬的壓窄作用，主動光頻標線寬小於64 Hz；測量1470 nm 主動光頻標信號的腔牽引抑制效應，在理論和實驗上將主動光鐘輸出的諧振腔長度噪聲降低60 倍以上；探索研究影響1470 nm主動光頻標頻率穩定性主要經典干擾—碰撞頻移帶來的干擾，並予減弱和控制；通過測量單套系統的超精細能級分裂之間的拍頻信號，1470 nm主動光鐘輸出線寬小於19.8 Hz，相應的頻率穩定度優於9.7E-14@1 s，對實驗結果進行理論分析。授予七項國家發明專利，發表SCI論文21篇，會議論文30篇, 培養博士生8名，碩士生6名。
