首先利用积分球冷却装置获得原子数约为10^8,温度约为40微开的Rb^87冷原子气体 。Raman-Ramsey 是采用频率相差为6.835 GHz的两个脉冲光与冷原子作用,第一个脉冲与冷原子作用时形成暗态(EIT效应),第二个光脉冲为探测脉冲,通过调谐Raman失谐,从而可以获得Ramsey干涉条纹;这里Ramsey中心条纹的宽度与两次脉冲的时间间隔成反比关系(1/2T);在地面,积分球内冷原子的寿命约为40 ms(原子剩余一半),可以获得小于20 Hz的条纹宽度;而在空间,积分球冷原子的寿命约为200 ms,可获得2.5 Hz 条纹宽度,所以在空间可以进一步提高原子钟的稳定度。Raman-Ramsey冷原子钟的优点在于全光、无微波腔、结构简单、功耗低,适合发展成为星载原子钟。
Integrating sphere;cold atoms;Raman laser;EOM;
本课题利用大积分球冷却原子,获得了数目超过E10的冷原子。为了提高冷原子的利用率,我们提出了冷却光注入技术,实现了积分球内冷原子团形状的控制,从而提高了作用区冷原子的密度,初步估计冷原子数目提高了约4倍。Raman-Ramsey的光路采用光纤电光调制器,利用6.835GHz微波信号进行调制,利用载波和一级边带作为CPT光,载波和一级边带的比例为1:1。利用此光路,我们首次在积分球中观测到了CPT信号。除此之外,我们理论分析了积分球中冷原子的碰撞和扩散对Ramsey干涉条纹对比度的影响,并与POP实验中获得的Ramsey条纹做了对比,发现理论与实验符合的很好。最后,利用Raman-Ramsey方法获得了Ramsey干涉条纹,实现了本项目的最终目标。 总之,我们利用脉冲Raman光获得了Ramsey干涉条纹,达到了预期目标,并发表文章8篇,专利2项。