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
光钟在近20年里发展迅速，稳定度和系统不确定度均比当前最好的微波原子钟高出两个量级，目前已有10个光学跃迁被国际计量局选定为二级秒定义并参与原子时的产生。本文介绍了光钟的工作原理和系统性能的评估，阐述了离子光钟和光晶格钟的最新研究进展，并总结了光钟绝对频率测量方法和进入二级秒定义的光频跃迁的测量结果。
光通信 光钟 光频标 秒定义 原子钟 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106003
1 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院波谱与原子分子物理国家重点实验 室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院原子频标重点实验室, 湖北 武汉 430071
3 中国科学院大学, 北京 100049
在光频标的实验中, 射频场所引入的微运动会对系统频率测量产生很大的误差。即使在实验前将微运动补偿至最佳状态, 但实验过程中随着杂散电场的漂移, 微运动的影响又会逐渐显现, 需要不断地补偿才能减小其影响。针对该问题, 在线形离子阱系统中利用氧化铟锡导电玻璃对真空系统进行优化, 以抑制离子阱杂散电场的漂移。通过测量和计算得出优化后杂散电场漂移值为 1.63 μV·m－1·s－1, 约为优化前结果 57.7 μV·m－1·s－1 的 1/40, 使得在长时间实验的过程中微运动的影响可以忽略不计, 实验的有效时间得以显著增加。
光频标 离子阱 导电玻璃 微运动 杂散电场漂移 optical frequency standard ion trap conductive glass micromotion stray electric field shift
红外与激光工程
2021, 50(4): 20200111
1 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院武汉物理与数学研究所原子频标重点实验室, 湖北 武汉 430071
3 中国科学院大学, 北京 100049
介绍了一种简单的激光器频率锁定方法,该方法直接将多路激光器频率锁定到波长计。为了测量激光频率的锁定效果,当频率锁定时,利用参考于氢钟的飞秒光梳测量其频率。研究结果表明:锁定到波长计的548 nm光纤激光器的频率抖动在1 MHz以内,阿仑方差在20 s时可达到5×10
-11;397 nm和866 nm可调谐半导体激光器的频率抖动在±5 MHz以内,长期漂移速度小于2 MHz/h。
原子与分子物理学 激光稳频 光频标 囚禁离子 波长计
1 中国科学院武汉物理与数学研究所, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院原子频标重点实验室, 湖北 武汉 430071
在Pound-Drever-Hall激光稳频方法中，有限元分析被广泛地用于优化光腔的加速度敏感度。在对腔体支撑进行建模时通常采用两种方式，即直接在腔体表面上取几块小区域进行约束或者使用刚性材料作为支撑。这里将有限元分析应用于更接近实际情况的采用软性材料支撑的腔体。采用软性材料支撑时，腔体受力后会出现较大的整体转动，干扰了腔长变化的计算。为此引入一种旋转坐标系的方法，该方法能够扣除掉腔体的整体转动效应。分析了一种软性材料支撑的长方体腔的加速度敏感度，并将之与直接在腔体表面上取几块小区域进行约束时的结果进行了比较，发现两者存在一定的差异。讨论了采用软性材料支撑时摩擦系数的设定和相应的支撑结构的建模方式。
光学设计 激光稳频 光学谐振腔 光频率标准 有限元分析
1 中国科学院武汉物理与数学研究所， 湖北 武汉 430071
2 中国科学院大学， 北京 100049
法布里-珀罗腔被用作高稳定光频振荡器的频率参考。腔长的稳定性会受到由于振动导致的腔体形变的破坏，进而使激光器产生频率噪声。通常采用有限元分析来考察光腔在任意加速度下的弹性形变。推导出了由腔镜的位移和倾斜带来的腔长变化的通用表达式，表达式明确地给出了光腔形变和其导致的振动敏感度之间的关系。根据该方法，分析了一种水平光学腔的振动敏感度，并且通过优化支撑结构降低了光学腔对振动的敏感性。此外，设计了一种小型振动平台，可以在三个相互垂直的方向对腔体施加振动。
激光光学 法布里-珀罗腔 光学谐振腔 激光稳频 激光光谱 光频率标准 有限元分析 中国激光
2012, 39(12): 1202004
1 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 中国计量科学院电学与量子研究所, 北京 100013
将激光器锁定于超稳定法布里珀罗(F-P)腔的腔长上，是目前获得超窄线宽激光输出的重要手段。因此，激光器的频率稳定性依靠于F-P腔腔长的稳定性。振动引起的谐振腔形变是影响超稳定光学谐振腔稳定性的主要因素。利用有限元分析的方法定量地分析了振动环境中两种实验室常用的F-P腔在不同支撑方式下的弹性形变情况。数值计算结果给出了这两种形状的超稳定F-P腔的最优化支撑方式，使其对振动引起的腔长变化达到最小化,使振动环境下的超稳腔腔长变化最小达到10-12 m。
激光器 光学谐振腔 激光频率稳定技术 光学频率标准 精密测量 超窄线宽激光器 光学学报
2011, 31(s1): s100514
介绍了利用腔外饱和吸收谱的三次谐波和五次谐波稳频方法对半导体激光器进行稳频的原理,分析了使用这两种稳频方法对半导体激光器进行稳频时所得到的激光频率短期稳定度的理论估算方法,提出了通过选取最佳调制深度来优化短期稳定度的方法和原理,并在理论上比较了两种稳频方法得到的短期稳定度的差异。然后讨论了半导体激光稳频电路系统的设计,并利用该电路系统,分别用三次谐波和五次谐波稳频的方法将半导体激光器的频率锁定在的87Rb饱和吸收的F=2→F′=3,1线上,并使用我们提出的短期稳定度优化方案进行稳定度优化,通过对误差信号的分析,估算出的频率稳定度达到10-12的量级,使用采集到的误差信号在实验上比较了两种稳频方法所得的稳定度的,其结果和理论基本吻合。
激光技术 光频标 饱和吸收谱线 三次谐波和五次谐波 稳频电路系统
中国科学院物理研究所,计量测试高技术联合实验室,北京,100080
本文综合评述了光频标和光频测量研究的历史、现状和未来.在上世纪最后的30年间,光频标已达到10-11～10-13量级的准确度,使长度单位"米''进行了重新定义,实际上成为时间单位秒的"导出单位".最近三年来,该领域的研究出现了重大突破.这是由于飞秒锁模激光技术与光频测量技术两者出人意外的结合,使微波频标与光频标之间建立了简易可行的联系,使光频标的准确度和实用性达到了前所未有的高度,成为计量学和物理学中一个新的亮点.它的进一步发展必将给计量学和物理学带来深远的影响.
光频标 光频测量 飞秒锁模激光 optical frequency standard optical friquency measurement femtosecond mode-locked lasers
