Electric dipole matrix elements for the $6p\ ^2P_J \rightarrow 7s\ ^2S_{1/2}$ transition in atomic cesium
本文报道了铯原子$6p\,^2P_{1/2} \rightarrow 7s\,^2S_{1/2}$和$6p\,^2P_{3/2} \rightarrow 7s\,^2S_{1/2}$跃迁的电偶极跃迁矩阵元比的测量结果。我们通过比较使用偏振相互平行的激光束与使用偏振相互平行的激光束的$7s\,^2S_{1/2}$态的双色双光子激发率来确定矩阵元素的这个比率。互相垂直。我们对$R \equiv \langle 7s\ ^2S_{1/2} || r || 6p\ ^2P_{3/2} \rangle / \langle 7s\ ^2S_{1/2} || r || 6p\ ^2P_{1/2} \rangle = 1.5272 \ (17)$的计算结果与对$R=1.5270 \ (27)$的理论预测非常吻合。此外，实验比率的准确性足够高，以区分各种理论方法。据我们所知，之前没有$R$的实验测量。结合我们最近确定的$7s\,^2S_{1/2}$状态的寿命，我们确定这两个过渡，$\langle 7s\ ^2S_{1/2} || r || 6p\ ^2P_{3/2} \rangle = -6.489 \ (5) \ a_0$和$\langle 7s\ ^2S_{1/2} || r || 6p\ ^2P_{1/2} \rangle = -4.249 \ (4) \ a_0$减少矩阵元素。这些矩阵元素也…
2019-01-02 physics.atom-ph
Observation and absolute frequency measurements of the 1S0 - 3P0 optical clock transition in ytterbium
本文报道了镱的两个奇同位素的（6s^2）1 S_0-（6s 6p）3 P_0高禁带跃迁的直接激发。当扫描激发激光频率时，通过监测磁光阱中~70 uK处原子云的耗尽来检测吸收。在171 Yb（F=1/2）中测得的频率为518，295，836，593.2 +/- 4.4 kHz。在173 Yb（F=5/2）中测得的频率为518，294，576，850.0 +/- 4.4 kHz。测量是由NIST铯喷泉钟校准的飞秒激光频率梳进行的，不确定性降低了近百万倍。这些J=0到J=0跃迁的自然线宽被计算为~10 mHz，使得它们非常适合于支持基于光晶格中的限制的新一代光学原子钟。
2005-03-31 physics.atom-ph
High-Precision Spectroscopy with Counter-Propagating Femtosecond Pulses
提出了一种利用飞秒脉冲对向传输实现高精度直接频率梳谱的实验方法。利用一种简单的脉冲整形方法，有效地消除了影响超短脉冲精密光谱测量的多普勒展宽背景信号。结果表明，铷蒸气中所有四个5S-7S双光子跃迁的统计和系统不确定度均低于10 $^{-11}$，这比以前对这些跃迁的实验好一个数量级。
2013-06-18 physics.atom-ph
Measurement of excited-state transitions in cold calcium atoms by direct femtosecond frequency-comb spectroscopy
我们应用直接频率梳光谱，结合精密连续光谱，测量冷钙原子的${\rm 4s4p} ^3P_1 \to {\rm 4s5s} ^3S_1$跃迁频率。采用657 nm超稳连续激光器在窄（$γ\sim 400$ Hz）${\rm 4s^2} ^1S_0 \to {\rm 4s4p} ^3P_1$时钟跃迁上激发原子，并利用频率梳的直接输出将这些原子从${\rm 4s4p} ^3P_1$态激发到${\rm 4s5s} ^3S_1$态.第二阶段的共振是通过观察基态粒子数的减少来检测的，这是由于原子被光泵浦到亚稳的${\rm 4s4p} ^3P_{0,2}$态。测得的${\rm 4s4p} ^3P_1 \to {\rm 4s5s} ^3S_1$跃迁频率为$ν= 489 544 285 713(56)$ kHz;与先前测得的值相比，提高了近四个数量级。此外，我们证明了光谱的磁囚禁原子在${\rm 4s4p} ^3P_2$状态。
2007-01-16 physics.atom-ph
Spectrally resolved optical frequency comb from a self-referenced 5 GHz femtosecond laser
报道了一台重复频率为5GHz的钛宝石锁模飞秒激光器。微结构光纤中24 fs脉冲的光谱展宽产生倍频程跨越光谱，并允许发射的飞秒激光频率梳（FLFC）的自参考和主动稳定。5GHz FLFC的各个模式的解决与高分辨率光谱仪的基础上虚拟成像相控阵（VIPA）光谱色散。单梳状元件在微瓦级平均功率水平的隔离证明。高功率，频率稳定的5GHz激光器和它的许多模式的直接分辨率的组合将有利于直接频率梳光谱的应用。此外，这种稳定的FLFC应该作为一个有用的工具，直接模式傅立叶合成任意的光波形。
2007-07-03 physics.atom-ph physics.optics
Interrogation of caesium atoms in a fountain clock by a femtosecond laser microwave oscillator
铯喷泉钟是利用微波振荡器，从一个稳定的激光器，通过光纤激光器飞秒频率梳获得其频率稳定性。这种振荡器是基于光学时钟的技术开发，并取代了喷泉钟中常用的石英微波振荡器。其结果是，喷泉钟的频率不稳定性的显着降低，达到0.74E-14在100秒的平均时间。我们可以证明，对于一个显着的范围内检测到的原子数的不稳定性是有限的量子投影噪声，并为目前的状态，这个喷泉时钟的新的微波源不构成限制可实现的频率不稳定性。
2009-01-19 physics.atom-ph
Two-photon transitions driven by a combination of diode and femtosecond lasers
我们报告了连续半导体激光器和一列超短脉冲的联合作用，其中每一个都驱动了铷蒸气中5S-5 P-5D双光子跃迁的一步。训练。当连续激光频率在铷D_{2}线上扫描时，对于飞秒激光的固定重复率检测来自6 P_{3/2}状态的荧光。该方案允许在包括5个D_{3/2}和5个D_{5/2}状态的大光谱范围内的速度选择光谱学。结果很好地描述在一个简化的频域图片，考虑到每个速度群与连续激光和频率梳的单模的相互作用。
2012-07-17 physics.atom-ph physics.optics
Influence of Laser Intensity Fluctuation on Single-Cesium Atom Trapping Lifetime in a 1064-nm Microscopic Optical Tweezer
由1064 nm红失谐激光的强聚焦单空间模高斯光束组成的光镊可以将单个铯原子限制在光强的最强点。我们可以用它来相干操纵单量子比特和单光子源。由于背景原子的撞击、光镊的光强起伏以及原子的残余热运动等因素，原子在光镊中的囚禁寿命很短。本文分析了背景气压、光镊的囚禁频率以及光镊的参量加热对原子囚禁寿命的影响。结合基于声光调制器（AOM）的外反馈回路，将1064 nm激光在时域上的强度波动从$\pm$ 3.360 $\%$抑制到$\pm$ 0.064 $\%$，抑制带宽达到约33 kHz。单个Cs原子在显微光镊中的囚禁寿命从4.04 s延长到6.34 s。
2020-03-18 physics.atom-ph quant-ph
XUV Frequency Combs via Femtosecond Enhancement Cavities
本文综述了基于飞秒增强腔高次谐波产生原理的桌面极紫外光源的研究现状。最近的发展使得能够在XUV中以高重复率（>50 MHz）产生高光子通量（1014光子/秒），并且跨越40 nm - 120 nm的光谱区域。这种性能水平使XUV频率梳能够实现精确光谱分析，并有望在XUV光谱和光电发射研究中得到进一步应用。我们讨论的操作理论和实验细节的fsEC和XUV生成的基础上HHG，包括当前的技术挑战，以增加这种类型的系统产生的光子通量和最大光子能量。这些来源的当前和未来的应用进行了讨论。
2012-06-02 physics.atom-ph physics.optics
Gain measurement scheme for precise determination of atomic parity violation through two-pathway coherent control
精确测量原子、分子和离子中的宇称非守恒相互作用（PNC）可以发现标准模型之外的新物理，并有助于理解核中弱力诱导的相互作用。在本文中，我们提出并分析了一种新的原子宇称破坏的禁戒跃迁的测量方案，我们结合了两个路径的相干控制机制与探针增益技术。我们详细介绍了一个可行的实验几何$6S_{1/2}\rightarrow 7S_{1/2}$过渡的铯蒸气电池，并考虑在合理的实验室条件下，这样的测量的统计噪声。我们估计信噪比接近$\sim2.3/\sqrt{Hz}$。该方案具有较低的预期系统误差，将允许在铯和其他重金属系统中进行精确测量。
2018-08-01 physics.atom-ph
Kilohertz-resolution spectroscopy of cold atoms with an optical frequency comb
我们已经进行了亚多普勒光谱上的冷钙原子的窄相互结合线使用的飞秒激光频率comb.Injection锁定的飞秒梳的657 nm的二极管激光器的放大输出允许两个制度的放大，一个在其中许多线的梳放大，和一个单一的线主要是放大。在两个制度中的激光器的输出被用来执行千赫兹级光谱。该实验证明了使用单个高精细光学参考腔在频率梳输出的整个频谱上进行高分辨率绝对频率光谱的潜力。
2006-05-03 physics.atom-ph
Coherent blue emission induced by a combination of diode and femtosecond lasers
本文报道了在超短脉冲训练和连续半导体激光器的联合作用下，在铷蒸气中产生准直蓝光的实验研究。双光子跃迁5S -5 P $_{3/2}$ - 5D的每一步都由其中一个激光器激发，5S和6P $_{3/2}$态之间的诱导相干性负责产生蓝色光束。激发光谱的测量揭示了频率梳状结构，表明每个单独的模式是负责诱导的非线性过程。对原子密度的强信号依赖性的特征在于急剧增长和快速饱和。
2016-05-01 physics.atom-ph physics.optics
Fluorescence and Relaxation Dynamics of Cesium in Argon Matrices: Multiple Trapping Sites and Host-Guest Interactions
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Laboratoire Aimé Cotton（阿梅·科顿实验室）；Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay（奥赛分子科学研究所）；Laboratoire Cimap（CIMAP实验室）；Université de Normandie Caen（诺曼底卡昂大学）；École supérieure d’ingénieures de Caen（卡昂高等工程师学院）；Commissariat à l’énergie atomique（法国原子能和替代能源委员会）；Indian Institute Of Science Education and Research (IISER) Mohali（印度Mohali科学教育研究学院）
研究铯原子在低温氩基质中的荧光与弛豫动力学，结合光谱测量与DIM模拟，揭示复杂发射光谱、大斯托克斯位移和慢弛豫效应，表明强主客体相互作用和显著晶格重排。
2026-05-15 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.chem-ph
Imaging Molecular Structure through Femtosecond Photoelectron Diffraction on Aligned and Oriented Gas-Phase Molecules
本文介绍了我们在一个结合光学激光和X射线自由电子激光的泵浦-探测装置中对气相分子进行飞秒时间分辨光电子衍射的进展。我们提出了两个实验的结果，旨在测量光电子角分布的激光对准的1-乙炔基-4-氟苯（C8 H5 F）和解离，激光对准的1，4-二溴苯（C6 H4 Br 2）分子，并讨论他们在更大的背景下，光电子衍射的气相分子。我们还展示了如何强烈的纳秒激光脉冲用于衍射激光对齐的分子影响测得的电子和离子的光谱和角分布，并讨论这可能会影响未来的时间分辨光电子衍射实验的结果。
2014-07-29 physics.atom-ph
Ultra-low noise microwave generation with fiber-based optical frequency comb and application to atomic fountain clock
我们演示了使用基于光纤的飞秒激光器锁定到一个超稳定的光学腔，以产生低噪声的微波参考信号。与液氦低温蓝宝石振荡器（CSO）和钛宝石基光学频率梳系统的比较表明，在1 ~ 10 s之间，系统的稳定性约为$3\times10^{-15}$。来自光纤系统的微波信号用于在最先进的铯喷泉钟中执行拉姆齐光谱。将所得时钟系统与CSO进行比较，并显示稳定性为$3.5\times10^{-14}τ^{-1/2}$。因此，我们的连续运行的基于光纤的系统证明了它的潜力，以取代CSO的原子钟在光学和微波领域的高稳定性，特别是业务的主要频率标准。
2009-01-23 physics.atom-ph physics.optics
Optical frequency synthesis and measurement using fibre-based femtosecond lasers
我们报告了在1543 nm附近的电信窗口中的超精确和极其稳定的光频率的合成和测量。使用基于光纤的飞秒频率梳，我们已经将194 THz的光纤激光器相位稳定到344 THz的光学频率标准，从而将光学频率标准的特性转移到另一个光谱区域。相对于光频标，194 THz的合成频率被确定为在1 mHz以内，并且其分数频率不稳定性被测量为在1 s时小于2*10^{-15}，在8000 s后达到5*10^{-18}。我们还针对铯喷泉钟测量了合成频率：这里频率比较本身对不确定性的贡献小于4 mHz（2*10^{-17}）。我们的研究结果证实了基于光纤的频率梳技术的适用性，用于精确测量和频率合成，并通过使用光纤传输频率信息，使远距离比较的光学时钟。
2008-09-19 physics.atom-ph physics.optics
Absolute Frequency Measurements of the Hg^+ and Ca Optical Clock Transitions with a Femtosecond Laser
由飞秒锁模激光器和微结构光纤产生的频率梳用于相位相干测量Hg^+和Ca光学标准相对于SI秒的频率，如NIST所实现的。计算得到的跃迁频率分别为fHg =1 064 721 609 899 143（10）Hz和fCa =455 986 240 494 158（26）Hz。除了在这里展示的前所未有的精确度之外，这项工作是基于Hg^+和Ca标准的全光学原子钟的先驱。此外，当与以前的测量相结合时，我们发现这些原子频率在以下不确定性范围内没有时间变化：|（df_Ca/dt）/f_Ca| < 8 x 10^{-14}年^{-1}，|（df_Hg/dt）/f_Hg| < 30 x 10^{-14}年^{-1}。
2001-01-04 physics.atom-ph physics.optics
Precise Control of Molecular Dynamics with a Femtosecond Frequency Comb - A Weak Field Route to Strong Field Coherent Control
我们提出了一个通用的和高效的计划，用于执行窄带拉曼分子振动能级之间的跃迁，使用一个相干训练的弱泵浦-转储对整形超短脉冲。弱脉冲的使用允许在微扰状态中的相干控制的框架内进行分析描述，而许多脉冲对的相干积累使得能够实现具有高光谱选择性的接近1的传输效率，从而形成泵-给出了频率梳的概念，并通过动力学仿真验证了其可行性和鲁棒性在Rb $_2$中。我们考虑应用这一概念形成稳定的，深绑定，超冷分子。
2006-09-05 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.optics
Femtosecond two-photon photoassociation of hot magnesium atoms: A quantum dynamical study using thermal random phase wavefunctions
结合\textit{ab initio}量子化学和分子量子动力学，从第一性原理出发，研究了飞秒激光脉冲作用下热镁原子的双光子光缔合，产生电子激发的镁二聚体分子.这一理论框架允许合理化的产生分子振转相干从热原子[L。Rybak \textit{et al.}，物理评论快报。{ \bf 107}，273001（2011）]。采用无规相位热波函数来模拟热碰撞原子的热系综。比较两种不同基函数的选择，随机相位波函数建立的本征态被发现具有最快的收敛的光缔合产率。碰撞原子与飞秒激光脉冲的相互作用的非微扰建模占强场效应。
2013-10-31 physics.atom-ph quant-ph
Dual-frequency optical-microwave atomic clocks based on cesium atoms
本研究利用单台激光器和铯原子同时实现光频与微波双频原子钟，光钟1秒稳定度达3.89×10⁻¹³，微波钟在10⁵秒达5.99×10⁻¹⁵，为集成原子钟和量子计量发展奠定基础。
2024-05-01 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Electric Field Measurement of Femtosecond Time-Resolved Four-Wave Mixing Signals in Molecules
报道了一个测量二氧化碳分子中三阶非线性相互作用产生的飞秒电场的实验。利用飞秒近红外激光脉冲的简并四波混频，结合TADPOLE的超弱飞秒脉冲测量技术，在时域上测量了相互作用脉冲之间不同时间延迟的非线性信号电场。发现从所发射的非线性信号的时间相位提取的啁啾敏感地依赖于对非线性响应的电子和旋转贡献。虽然旋转贡献导致接近输入脉冲的啁啾的非线性信号啁啾，但电子贡献导致随时间延迟而变化的显著更高的啁啾。我们的工作表明，电场分辨非线性光谱提供了详细的信息，在超快时间尺度上的非线性相互作用。
2022-07-14 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Tapered semiconductor amplifiers for optical frequency combs in the near infrared
利用飞秒光学频率梳在780 nm处对锥形半导体放大器进行注入种子。当输入脉冲展宽到皮秒范围时，在平均输入功率为1 mW（20 mW）时，获得了超过17 dB（12 dB）的能量增益。在光子光纤中产生的超连续谱光的光谱窗口也被放大。干涉测量表明，输入和放大的梳状元件之间的外差拍的亚赫兹线宽，产生放大下没有检测到的相位噪声退化。这些放大器可用于提高用于确定载波-包络偏移频率的f-to-2f干涉仪中的红外功率，对于稳定倍频程飞秒激光器和其他红外功率非常有限的超连续谱光源具有明显的优势。
2006-02-15 physics.atom-ph physics.optics
XUV frequency comb operation in an astigmatism-compensated enhancement cavity
我们开发了一种极紫外（XUV）频率梳，用于对高电荷离子（HCI）中的许多XUV跃迁进行超高精度光谱分析。来自100 MHz相位稳定的近红外频率梳的飞秒脉冲被放大，然后被馈送到超高真空室内的飞秒增强腔（fsEC）中。低色散fsEC相干叠加几百个入射脉冲，并与一个单一的圆柱形光学元件，完全补偿像散在$w_0=15μ$ m腰腔焦点。在那里安装气体射流，强度达到$\sim10^{14}$ W/cm $^2$以100 MHz速率产生具有梳状谱的相干高次谐波。我们从第7次到第35次（42 eV; 30 nm）耦合出fsEC谐波，用于即将进行的HCI频率计量实验。
2020-11-23 physics.atom-ph physics.optics
A combined experimental and theoretical study on realizing and using laser controlled torsion of molecules
研究了强激光脉冲作用下3，5-二氟-3 '，5'-二溴联苯（DFDBrBPh）分子的扭转运动。纳秒激光脉冲在空间上对齐立体碳-碳（C-C）键轴，允许垂直偏振的强飞秒脉冲引发伴随着围绕固定轴的旋转的扭转运动。我们通过飞秒时间分辨库仑爆炸成像来监测诱导运动。我们的理论分析证实了实验结果，并在此基础上讨论了激光诱导扭转的未来应用，即，基于扭转分子的去消旋化和激光控制分子结的时间分辨研究。
2009-03-25 physics.atom-ph physics.chem-ph
High resolution atomic coherent control via spectral phase manipulation of an optical frequency comb
我们利用飞秒光学频率梳的光谱相位操纵实现了冷原子铷的高分辨率相干控制。瞬态相干积累直接表现为脉冲数对信号幅度和频谱分辨率的提高。频率梳技术和频谱相位操纵的结合使相干控制技术进入了一个新的领域，具有自然的线宽分辨率。
2006-02-09 physics.atom-ph physics.optics
Harmonics of femtosecond and continuous-wave radiation for precision spectroscopy: generation efficiency and spectral line shape
P.N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）
本文分析连续波激光与飞秒光梳产生谐波的效率及相位噪声影响，发现飞秒谐波中心模功率在K>2时更高，且载波功率随谐波次数按高斯衰减。
2026-09-09 physics.atom-ph physics.optics
Coherent control of bond making: The performance of rationally phase-shaped femtosecond laser pulses
光诱导二元反应相干控制的第一步是成键或光缔合。我们最近已经证明了在热镁原子的多光子飞秒光缔合中的键形成的相干控制，使用线性啁啾脉冲[Levin等人，arXiv：1411.1542]。通过正啁啾脉冲增强了光缔合镁二聚体的检测产率，这在理论上可以通过纯化和啁啾依赖的拉曼跃迁的组合来解释。通过脉冲优化可以进一步提高产量，从而产生具有有效线性啁啾和子脉冲结构的脉冲，其中后者允许利用振动相干性。在这里，我们系统地探讨了效率的相位整形脉冲的相干控制键的制作，采用参数化的频谱相位的形式的余弦函数。我们发现了一个数量级的产量相比，未成形的变换限制脉冲的增强。高性能脉冲全部显示总体时间上增加的瞬时频率，并且由若干重叠的子脉冲组成。前两个子脉冲之间的时间延迟几乎完全符合产生的中间波包的振动频率。这些发现与啁啾相关的拉曼跃迁和利用振动动力学作为潜在的控制机制是一致的。
2015-05-19 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Bright Coherent Ultrahigh Harmonics in the keV X-Ray Regime from Mid-Infrared Femtosecond Lasers
本文提出在高压气体中导引中红外飞秒激光，实现阶次超过 5000、覆盖至 1.6 keV 以上的明亮相干超高次谐波，并利用多大气压下的光束自约束增强 X 射线产额，为产生 2.5 阿秒脉冲提供新途径。
2024-03-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
