【摘 要】
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光钟是目前最准确的时间频率标准,其极高的准确度与稳定度推动了科技的发展,将广泛应用于守时、导航、测地学及基础物理实验等诸多领域。受益于光学频率比微波频率高4-5个量级,加上激光技术的发展与进步,当前光钟的不确定度与稳定度均已远超作为目前国际秒定义参考的铯喷泉钟。40Ca+光钟的突出优点是所需的激光器数量较少,且用到的激光均可以采用半导体激光器直接产生。同时,由于魔幻囚禁频率的存在,离子微运动造成的
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院)
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光钟是目前最准确的时间频率标准,其极高的准确度与稳定度推动了科技的发展,将广泛应用于守时、导航、测地学及基础物理实验等诸多领域。受益于光学频率比微波频率高4-5个量级,加上激光技术的发展与进步,当前光钟的不确定度与稳定度均已远超作为目前国际秒定义参考的铯喷泉钟。40Ca+光钟的突出优点是所需的激光器数量较少,且用到的激光均可以采用半导体激光器直接产生。同时,由于魔幻囚禁频率的存在,离子微运动造成的频移可以控制的很小。本人博士期间的工作主要围绕液氮低温钙离子光钟展开,可分为以下几方面:1.搭建了一套液氮低温钙离子光钟系统。搭建了离子阱、液氮真空腔体、激光系统和磁场控制系统,并编写了光钟运行的控制程序。2.完成了液氮低温钙离子光钟系统不确定度的评估。详细评估各种类型的钟跃迁频移,最终将低温钙离子光钟的不确定度评估为为3.0×10-18。3.测量了室温与低温光钟的频率差。测量结果为-336（9）mHz,与理论值-335（8）mHz符合较好,验证了低温和室温光钟系统误差评估结果的可靠性和两台光钟频率的一致性。4.深入分析了光钟的频率稳定度。通过蒙特卡洛方法模拟了光钟的锁定过程,并由此深入研究了由量子投影噪声造成的光钟的频率稳定度与锁定参数及探测时间之间的关系。5.提高了钙离子光钟的频率稳定度。通过引入Ramsey的锁定方式、Ramsey锁定条纹的监测算法和基于Rabi锁定的寻峰算法,在保证光钟正确运行的同时将光钟的连续运行率提高至93%,并将钙离子光钟的稳定度提升至2.5 × 10-15/（?）。
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