1 黄冈师范学院,湖北 黄冈 438000
2 中国科学院国家授时中心,陕西 西安 710600
真空锁频系统是实现激光稳频的重要组成部分,在该系统中产生高分辨互组跃迁荧光谱((5s2)1S0→(5s5p)3P1)是分析原子谱线相关特性及精确测量跃迁频率等参数的前提。本文通过将装载有毛细管的准直器置于锶炉内,从源头减小原子束的发散角,将原子束的发散角减小至31 mrad。即减小原子束的横向速度,进而减弱光与原子作用的一阶多普勒频移,实验最终得到分辨率较高且线宽为26 MHz的互组跃迁荧光谱。锶原子互组跃迁荧光谱特性的相关研究对于光晶格原子钟锁频系统的建立具有重要意义,因此本文从实验上探讨并分析了锶炉温度和激光光强等因素对互组跃迁荧光谱的影响。
荧光谱线 原子束准直器 互组跃迁 锶原子光钟 fluorescence spectroscopy atomic beam collimator intercombination transition strontium optical clock
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
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
在热原子束中利用锶原子互组跃迁塞曼子能级构成的V型能级结构，通过荧光观测实验研究了互组跃迁中的原子相干效应。对互组跃迁简并能级构成的V型能级结构的电磁诱导透明(EIT)效应进行了理论计算，且详细分析了耦合光失谐、线宽和拉比频率对互组跃迁EIT效应的影响。实验测量了不同耦合光失谐和功率条件下的互组跃迁电磁诱导透明效应。
量子光学 电磁诱导透明 原子相干 互组跃迁
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室, 陕西 西安 710600
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
锶原子单态和三重态间的互组跃迁(5s2)1S0-(5s5p)3P1辐射率远小于一般的电偶极跃迁，共振跃迁荧光信号微弱。介绍了一种应用于探测该互组跃迁荧光谱的直流偏置探测器。该探测器选用极低输入偏置电流运算放大器作为前置放大，具有信噪比高、增益高、偏置可调等优点。此探测器探测增益为106 V/W量级，-3 dB带宽为1 MHz。实验中利用该探测器对锶原子互组跃迁(5s2)1S0-(5s5p)3P1微弱共振荧光进行探测，获得信噪比很好的共振荧光谱，且无直流偏置，并由此获得高信噪比的鉴频曲线。应用该探测器观测到了饱和荧光谱线以及对应的鉴频曲线，可用于689 nm激光锁频，应用于锶光钟系统。
探测器 量子光学 互组跃迁 原子分子光谱
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Magnetic Resonance and Atomic and Molecular Physics, Wuhan Institute of Physics and Mathematics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China
2 Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
A frequency-stabilized 556-nm laser is an essential tool for experimental studies associated with 1S0-3P1 intercombination transition of ytterbium (Yb) atoms. A 556-nm laser light using a single-pass second harmonic generation (SHG) is obtained in a periodically poled MgO:LiNbO3 (PPLN) crystal pumped by a fiber laser at 1111.6 nm. A robust frequency stabilization method which facilitates the control of laser frequency with an accuracy better than the natural linewidth (187 kHz) of the intercombination line is developed. The short-term frequency jitter is reduced to less than 100 kHz by locking the laser to a home-made reference cavity. A slow frequency drift is sensed by the 556-nm fluorescence signal of an Yb atomic beam excited by one probe beam and is reduced to less than 50-kHz by a computer-controlled servo system. The laser can be stably locked for more than 5 h. This frequency stabilization method can be extended to other alkaline-earth-like atoms with similar weak intercombination lines.
镱原子 激光稳频 互组跃迁 类碱土金属原子 140.3425 Laser stabilization 140.3515 Lasers, frequency doubled 300.6400 Spectroscopy, molecular beam 140.7010 Laser trapping Chinese Optics Letters
2011, 9(4): 041406
