基于四波混頻機(jī)制毫赫茲線寬輻射方案的研究.pdf

1、量子頻標(biāo)（俗稱原子鐘）是精密光譜與精密測量研究中的一個(gè)重要研究方向。該方面的成果不僅對于檢驗(yàn)物理學(xué)基本理論、發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象等基礎(chǔ)研究有深遠(yuǎn)意義，而且對于建立新的時(shí)間計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、改進(jìn)全球定位系統(tǒng)(GPS)與獲得更大流量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸?shù)壬鐣?huì)工程均有廣闊的應(yīng)用前景。由于光學(xué)頻譜的高分辨率以及與之俱來的潛在穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度，光學(xué)原子鐘的潛力遠(yuǎn)大于微波原子鐘。因此，全球許多著名研究機(jī)構(gòu)都在開展光學(xué)原子鐘的研究。目前絕大多數(shù)光學(xué)原子鐘的探索方案都是利

2、用能級(jí)躍遷的吸收譜來觀測鐘躍遷，它們都必須依賴于很窄線寬的激光光源。然而至今為止，激光器的最窄線寬約為0.2 Hz，要用寬線寬激光去測量如Sr和Yb等原子中更窄的躍遷譜線是不切實(shí)際的。因此，亟待解決的一個(gè)問題是如何利用寬線寬激光來獲得更窄的光源。
　　 在導(dǎo)師黃老師和馬老師的指導(dǎo)下，本論文研究了基于囚禁在光晶格里的兩電子中性原子的四波混頻機(jī)制來獲得超窄線寬光源的方案。該方案的主要優(yōu)點(diǎn)有:1．由于四波混頻過程構(gòu)成一個(gè)封閉回路，從同

3、一臺(tái)飛秒光梳激光器里選擇三個(gè)頻率分量[線寬約為一赫茲(1Hz)]或者將較強(qiáng)的激光場（不能從光梳中直接得到）通過飛秒激光器激光鎖定相對相位后，作為四波混頻的入射光場，由于相位匹配條件要求這些光場分量的波矢位于同一直線上，這在實(shí)驗(yàn)操作上容易實(shí)現(xiàn)。2．激光對原子沒有明顯的加熱和反沖效應(yīng)，因而探測時(shí)間可以很長。本課題研究結(jié)果表明：a．存在交流Stark移動(dòng)的情況:1．光場的交流Stark效應(yīng)在一定的情況下可以增強(qiáng)四波混頻光的強(qiáng)度；2．當(dāng)原子數(shù)為