光学 精密工程
2022, 30(11): 1337
1 中国科学院国家授时中心 时间频率基准重点实验室，陕西 西安 710600
2 中国科学院大学 天文与空间科学学院，北京 100049
为了实现87Sr原子光钟的闭环运行，根据将超稳激光频率锁定在钟跃迁超精细能级自旋极化谱双峰中间的锁频原理，设计和实现了锶原子光钟闭环控制系统。首先，详细分析了87Sr原子光钟闭环运行的具体需求, 包括冷原子制备及钟跃迁探测、闭环锁定等阶段中所需要的控制信号及其时序; 然后，根据该需求设计了时序控制和频率控制的物理系统; 最后，利用LabVIEW虚拟仪器开发平台和NI硬件系统设计了87Sr原子光钟的闭环运行的自动化控制程序。实验结果显示，采样时间为3 000 s的光钟频率稳定度为5.7×10-17，拟合得到的环内稳定度为5×10-15/τ1/2，表明该控制系统的精度符合锶原子光钟的闭环运行要求。
锶原子光钟 闭环 控制系统 稳定度 虚拟仪器. strontium optical clock closed-loop auto-control system frequency instability virtual instrument 光学 精密工程
2018, 26(10): 2546
1 西北师范大学计算机科学与工程学院， 甘肃 兰州 730070
2 兰州城市学院信息工程学院， 甘肃 兰州 730070
点云配准是三维建模的关键步骤，而配准速率又是其中的一个瓶颈。实际中点云数据规模大并且对配准速率有一定要求。针对配准点云规模增大导致的配准速率退化以及点云距离过大导致配准失败的情况，结合曲率特征与一致性漂移思想提出一种快速配准点云的方法，首先计算点云曲率特征，然后对比点云间的曲率相似度，提取具有相似结构的特征点作为配准点云。实验表明,该方法不仅将配准的时间消耗缩减1/2左右，并且能够配准距离200个单位坐标差的点云。
图像处理 点云 快速配准 曲率 一致性漂移 激光与光电子学进展
2018, 55(8): 081008
1 中国科学院 国家授时中心 时间频率基准重点实验室, 陕西 西安 710600
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了实现中国科学院国家授时中心研制的锶原子光晶格钟钟跃迁的自动化探测, 设计了完整的自动控制系统。该系统主要由延迟精度与同步精度在μs 量级的时序控制系统和满足要求的激光频率扫描系统组成。两个控制系统均通过LabVIEW软件编程及虚拟仪器控制光场和磁场。完成了锶原子的两级冷却和光晶格囚禁, 最终得到了高信噪比载波线宽为180 Hz的锶原子1S0-3P0钟跃迁谱线。谱线展现了高信噪比和窄线宽的特点, 表明整个锶原子光钟系统的运行较为稳健, 整个控制系统满足实验对于控制精度的需求, 实现了锶原子光钟系统的自动化操作与控制。该控制系统具有一定普适性, 也可拓展至需要对光场及磁场进行控制的其他系统中。
锶原子光晶格钟 时序控制 谱线扫描控制 虚拟仪器 strontium optical lattice clock sequence control spectral scanning control virtual instrument
Author Affiliations
Abstract
1 CAS Key Laboratory of Time and Frequency Primary Standards, National Time Service Center, Xi’an 710600, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
We report experiments on the observation of the S01 P03 transition spectrum of Sr88 in the Lamb-Dicke regime. After going through a two-stage magneto-optical trap (MOT), Sr88 cold atoms with number of about 1×105 and a longitudinal temperature of 8.4 μK are loaded into a one-dimensional (1D) optical lattice, which is realized with a semiconductor laser at 813.4 nm. Using the magnetic field-inducing P13 state mixing into P03 state, the spectroscopy of the S01 P03 transition with a linewidth of 180 Hz is detected.
020.7010 Laser trapping 140.3320 Laser cooling 020.1335 Atom optics 020.3320 Laser cooling Chinese Optics Letters
2015, 13(10): 100201
1 中国科学院国家授时中心时间频率基准重点实验室，陕西 西安 710600
2 中国科学院大学，北京 100049
目前光钟的稳定度和不确定度均已进入10-18量级。介绍了中国科学院国家授时中心的锶原子光晶格钟的研究情况。以锶原子四种同位素中自然丰度最大的88Sr为研究对象，依次实现了88Sr的一级冷却和二级冷却。为消除一阶多普勒频移和反冲频移对冷原子运动的影响，充分发挥原子极窄钟跃迁谱线线宽的优点，冷原子被囚禁于光晶格中。而由光晶格导致的原子能级频移的问题可被“魔术”波长解决，对锶原子光钟，光晶格波长为813.4 nm。实验中采用功率放大的半导体激光器输出“魔术”波长激光，通过一维驻波光场搭建将88Sr装载进一维光晶格中。测量得到囚禁于光晶格中的冷原子寿命为270 ms，温度为3.5 μK，数目为1.2×105。光晶格囚禁为下一步的钟跃迁信号提供了较长的探测时间并且有利于获得极窄线宽的钟跃迁谱线，因此是光钟研制中很重要的一步。
量子光学 时间频率基准 冷原子 光晶格 钟跃迁 光学学报
2015, 35(s1): s102001
1 中国科学院国家授时中心时间频率基准重点实验室量子频标研究室, 陕西 西安 710600
2 中国科学院大学, 北京 100049
锶原子(5s2)1S0-(5s5p)3P1互组跃迁自然线宽远窄于其单态间的(5s2)1S0-(5s5p)1P1偶极跃迁，在光频标中有着实际的应用。为获得该跃迁线的高质量光谱，从理论上分析了利用毛细管准直的热原子束中，锶原子(5s2)1S0-(5s5p)3P1互组跃迁荧光光谱的谱线增宽因素，包括多普勒增宽、激光线宽、饱和增宽和渡越增宽。利用不同准直度的原子束实验获得了该互组跃迁的荧光谱和饱和荧光谱，较高准直的原子束获得荧光谱线宽仅为6.5 MHz，与饱和荧光谱的兰姆凹陷线宽(1.7 MHz)在同一个数量级上，大大减小了谱线的一阶多普勒增宽。通过对频率直接调制将激光器锁定在该谱线上，锁定后激光的线宽约为0.72 MHz。
激光光谱 谱线增宽 互组跃迁 原子束准直
