开展高精度同步亚谐波飞秒激光技术及飞秒激光脉冲相干控制的研究,建立起具有创新特色的宽带飞秒光频率梳,实现光学频标与微波频标的直接连接。这不仅将为超快激光技术及单离子和冷原子物理等相关科学的研究提供新的技术路线,而且对于促进光学原子钟的发展,具有前瞻性的意义。
项目经过四年的研究,在光学频标相关的物理与技术方面取得了多项突破性进展,已成功建立起了离子阱系统,实现了单个Ca离子的激光冷却和稳定囚禁,通过729nm波长的稳频钟跃迁探测激光,将光跃迁激光稳定锁定到了超低膨胀腔上,初步在kHz 量级测量了单个囚禁冷却Ca离子的S-D态光频跃迁,并尝试了钟跃迁的初步锁定,构建了碘分子632nm-634nm、铷原子780nm稳频半导体激光器。通过自行设计的膜系,利用国内条件初步现实了支持准倍频程光谱的飞秒激光器,研制成功基于自参考技术及自差频技术的两类光梳,提出了无干涉光路的光梳新方案,成功开展了国际比对,表明当光梳受控于光学频率标准时,不确定度可优于1E-19。特别是在单块光梳的研究中,由于方案的新颖性和实用性,表现了优于目前国际上常规光梳的性能,并成功的用到了钛宝石729nm稳频激光、、铷原子780nm稳频激光及Ca离子钟跃迁频率的绝对频率测量中。此外研制成两台超窄线宽YAG激光系统,经相互拍频证明线宽达到1Hz,频率稳定度达3E-15(1秒积分时间),频率漂移小于0.3 Hz/s,这些研究工作及相关成果为光钟的进一步发展提供了关键的技术基础。