Синглетная перекачка и глубокие потенциалы оптической решетки в стронциевых стандартах частоты

• Автор: Гуров, Михаил Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 Стандарты частоты в СВЧ и оптическом диапазонах
1.1 СВЧ стандарты частоты
1.2 Стабилизация по нелинейным оптическим резонансам
1.3 Стандарты на ионах металлов
1.4 Стандарты частоты на основе оптических решеток
ГЛАВА 2 Перекачка атомов стронция из темных состояний
2.1 Триплетная перекачка
2.2 Синглетная перекачка
2.3 Экспериментальные результаты и их сравнение с расчетными данными
ГЛАВА 3 Глубокие оптические решетки
3.1 Физические принципы удержания нейтральных атомов в поле стоячей волны
3.2 Основные достоинства глубоких оптических решеток
3.3 Схема формирования глубоких оптических решеток
ГЛАВА 4 Стронциевые стандарты частоты
4.1 Схема стронциевого стандарта частоты и принцип его работы
4.2 Основные сдвиги оптического резонанса на часовом переходе
стронция
4.3 Измерение стабильности
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ВВЕДЕНИЕ
Диссертация посвящена созданию стандартов частоты с высокими метрологическими характеристиками.
Актуальность работы Современное общество невозможно представить без инструментов синхронизации событий. Основным элементом, который позволят нам утверждать, что одно событие произошло раньше другого - часы или таймер. Часы - это инструмент для измерения потока времени в некоторых условных единицах. Для измерения времени можно использовать поступательные, вращательные и периодические колебания, единицы измерения которых - расстояние, угол или число колебаний соответственно [1]. В существующем мире, всегда требовалась какая-то мера, которая позволяла бы универсально дискретизировать требуемую величину. Применительно к системе СИ такой величиной для времени является секунда. Стремление человека к унификации, привело к тому, что все измерения многих величин уже сведены к простому изерению временных интервалов между событиями. Это привело к необходимости повышения точности измерения времени и отрезков времени как таковых. В 1955 году первичный стандарт времени на 133Сз для определения секунды в СИ был рекомендован Международным Астрономическим Сообществом (МАС). В данном нематериальном представлении секунда это 9 192 631 770 колебаний сверхвысокочастотного генератора, необходимого для выделения сверхтонкого расщепления и стабилизации по атомному реперу. И хотя нопределенность представлений стандартов достигла 10 14-10-15 этого уже недостаточно для проведения метрологических измерений.
Параллельная разработка физических экспериментов в атомной сфере: замедлении и захвате атомов и разработка навигационного оборудования, сподвигла ученых искать новые более прецизионные решения определения времени. Это решение - использование намного более высоких частот, чем //-волновые - оптические частоты. На сегодняшний день существует много

лазеры перекачки, которые могут улучшить работу оптических часов. Например, лазер на длину волны «407 нм может помочь увеличить число атомов в МОЛ в почти в два раза (Данное утверждение будет описано в следующей главе).
Рис. 1.17 - Атомные уровни 878г.
Таблица 1.3 - Сравнительная таблица оптических часов на основе нейтральных атомов в оптической решетке
Параметр Часы с оптической решеткой
Рабочая среда 8г 199^ 24Л^ УЬ
Добротность, 0=и/ 5.01(г° О О а 2.2-І о“ І.2-10
Число атомов 10(4~5)
Неопредел-сть 0.86- КГ15 5.4-10-15 7-Ю-14 1.4-10"
Ширина линии 1 мГц 100 мГц 0.01 мГц 10 мГц
Тепловой сдвиг при ЗООК. -2.23 Гц -0.181 Гц -0.258 Гц -1.25 Гц
Магическая длина волны 813 нм 362.5 нм 432 нм 759 нм
Рабочий переход 582%- 5з5р3Ро бв^о- б8бр3Р0 Зз2150- 383Р3Р0 180(Р=1/2)- 3Р0(Р=1/2)
Часовая длина волны 698 нм 266 нм 458 нм 578 нм
Ссылки [49], [71] [63], [72] [57], [49] [49], [55]