Study of forbidden atomic transitions on $D_2$ line using Rb nano-cell placed in external magnetic field
通过基于Rb纳米单元使用的所谓的$λ$-Zeeman技术的实验探索，我们首次揭示了在100 - 1100 G的范围内的强外部磁场$B$中的$^{87}$ Rb、$D_2$线$F_g=1 \rightarrow F_e=0, 1, 2, 3$原子跃迁的概率的强烈修改，包括禁止的$F_g=1, m_F =0 \rightarrow F_e=1, m_F =0$和$F_g=1, m_F =-1 \rightarrow F_e=3, m_F =-1$跃迁（当$B = 0$时这些是禁止的跃迁）。对于$π$偏振激发二极管激光辐射（$λ= 780$ nm），这些在$B > 150$ G处的禁戒跃迁是在检测到的透射光谱中最强的原子跃迁之一。个别超精细跃迁随磁场的频移也被提出：特别是，$F_g=1, m_F =+1 \rightarrow F_e=1, m_F =+1$原子跃迁具有独特的行为，因为它的频率几乎保持不变，当$B$从100到1100 G变化。所建立的理论模型能很好地描述实验。
2011-11-24 physics.atom-ph
Advanced light-shift compensation protocol in a continuous-wave microcell atomic clock
光频移是限制不同类型原子钟的中长期分数频率稳定度的重要因素。在这篇文章中，我们演示了一个先进的反光移询问协议的实验实现上的连续波（CW）的微细胞原子钟相干布居捕获（CPT）的基础上。该方法的灵感来自于脉冲原子钟中的自动平衡Ramsey（ABR）光谱技术，包括从两个连续的光移时钟频率中提取基于原子的信息，这两个连续的光移时钟频率是在两个不同的激光功率值下获得的。两个误差信号，从沿对称序列获得的信号的线性组合计算，在双环配置中管理，以产生从光偏移自由的时钟频率。使用这种方法，与正常操作相比，时钟频率对激光功率和微波功率变化的灵敏度可以降低一个数量级以上。在本实验中，考虑非线性光移依赖性允许增强光移缓解。实现的技术允许一个明显的改善时钟艾伦偏差的时间尺度高于1000秒。该方法可应用于各种原子钟，如基于CPT的原子钟、双共振铷原子钟、细胞稳定激光器等。
2020-05-11 physics.atom-ph
Decreasing the uncertainty of atomic clocks via real-time noise distinguish
环境对原子的扰动是制约原子频标性能的关键因素，特别是在长时间尺度下。在这封信中，我们演示了原子钟的实时噪声识别操作。该操作提高了统计不确定性的数量级约为我们的喷泉时钟，这是以前由额外的噪音恶化。同时对额外噪声带来的频偏进行了校正。实验证明，实时噪声鉴别操作可以降低环境噪声的贡献，提高原子钟的不确定度极限。
2016-04-18 physics.atom-ph
AC Stark shift of the Cs microwave atomic clock transitions
从理论和实验上分析了铯原子微波原子钟跃迁的交流斯塔克频移。理论和实验数据符合得很好。结果表明，没有一个魔术波长，在那里将不会有差分移位的时钟状态具有零投影的总角动量。
2008-10-23 physics.atom-ph
Light-shift mitigation in a microcell-based atomic clock with Symmetric Auto-Balanced Ramsey spectroscopy
小型化原子钟的中期分数频率稳定度会受到光移效应的限制。在这封信中，我们展示了一个对称的自动平衡拉姆齐（SABR）的询问序列的实施在基于微细胞的原子钟的基础上相干布居捕获（CPT）。与连续波（CW）或Ramsey询问方案相比，使用这种先进的协议，时钟频率对激光功率、微波功率和激光频率变化的灵敏度降低至少一个数量级。对于10 $^2$ s和10 $^5$ s之间的积分时间，利用SABR序列获得的光移缓解极大地有益于时钟阿伦偏差。这些结果表明，这种询问技术是感兴趣的，以提高芯片级原子钟的计时性能。
2021-12-14 physics.atom-ph
Doppler Shift Mitigation in a Chip-Scale Atomic Beam Clock
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；HRL Laboratories（HRL实验室）
本研究通过利用多普勒移位与共振光移位的竞争，实现了芯片尺度原子束钟在零激光频率敏感性和白噪声限制下的高精度运行。
2025-12-04 physics.atom-ph
Towards a Re-definition of the Second Based on Optical Atomic Clocks
与作为时间和频率主要标准的铯原子钟相比，光学原子钟的准确性和稳定性迅速提高，要求在未来重新定义国际单位制（SI）中的秒。本文介绍了基于射频阱中的单离子或存储在光晶格中的中性原子的光学时钟的现状，并着重介绍了德国联邦物理技术研究院（PTB）目前的工作。除了开发和运行不同的光学时钟，估计分数不确定度在10^-18范围内，支持工作的超稳定激光器作为核心元件和手段，比较远程光学时钟通过可移植的标准，光纤，或可移植的时钟报告。最后，条件，方法和接下来的步骤进行了讨论，是未来重新定义的第二个先决条件。
2015-01-28 physics.atom-ph
Atomic optical clocks and search for variation of the fine structure constant
统一引力和其他相互作用的理论表明，物理"常数“可能在空间和时间上发生变化。原子光学频率标准（光学时钟）达到的精度接近精细结构常数$α$可能的时间演化可以通过比较基于不同原子中不同原子跃迁的时钟之间的速率来研究的水平。对$α$变化的敏感性是由于不同原子（$\sim Z^2α^2$）中不同的相对论修正。我们计算了In Ⅱ、Tl Ⅱ、Ba Ⅱ和Ra Ⅱ的相对论能移值，它们都可用作原子光钟。结果用于将时钟速率的任何变化转换为$α$的变化。
1999-08-24 physics.atom-ph
Strategies for reducing the light shift in atomic clocks
光晶格钟的最新进展要求在$10^{-18}$水平上控制系统的不确定性达到前所未有的精度。调谐的非线性光位移显示，以减少晶格诱导的时钟漂移的大范围的晶格强度。基于理论多极，非线性，非谐波和高阶光位移，我们数值模拟了可能的策略，锶，镱，汞时钟，以实现低于$1\times 10^{-18}$晶格诱导的系统不确定性。
2015-05-13 physics.atom-ph
Atomic Clocks and Constraints on Variations of Fundamental Constants
我们考虑应用精密频率测量来寻找基本物理常数的可能的时间变化。目前的实验室限制的变化的精细结构常数α和其他基本常数。
2004-10-12 physics.atom-ph
On the prospects of building optical atomic clocks using Er I or Er III
本文研究了用中性双电离铒作高精度原子钟的可能性。在这两种情况下，窄的电四极时钟之间的地面和第一激发态的相同配置的过渡位于光学区。衰变宽度与跃迁能量的估计比值小于10 - 20。我们证明，这种转变是不敏感的黑体辐射，如果其他扰动也被认为是时钟的相对精度可能达到10（功率减18）或更好的水平。
2013-07-02 physics.atom-ph
Hyperfine-induced quadrupole moments of alkali-metal atom ground states and their implications for atomic clocks
碱金属原子的球对称基态不具有电四极矩。然而，核磁矩与原子电子之间的超精细相互作用扭曲了电子云的球对称性，导致原子四极矩不为零。我们评估这些超精细诱导的四极矩使用相对论多体理论的技术和编译结果为锂，钠，钾，铷，铯原子。对于重原子，我们发现超精细诱导的四极矩强烈（两个数量级）增强的相关效应。我们进一步将计算结果应用到微波原子钟中，原子四极矩与电场梯度的耦合导致钟频不确定性。我们表明，对于$^{133}$ Cs原子钟，电场的空间梯度必须小于$30 \, \mathrm{V}/\mathrm{cm}^2$，以保证低于$10^{-16}$的分数误差。
2015-12-19 physics.atom-ph
Designing Zeeman slower for strontium atoms - towards optical atomic clock
本文报道了用于光学原子钟实验的锶原子塞曼慢化器的设计和制作。本文简要介绍了所需的设备规格，可能的解决方案，并集中在所选择的设计。测量了所建塞曼减速器产生的磁场，并与模拟结果进行了比较。该系统包括一个烘箱和塞曼减速器的设计，以产生10-12 s-1通量和最终速度约30 m/s的原子束。
2010-06-08 physics.atom-ph
Detection of ultra-high resonance contrast in vapor cell atomic clocks
我们提出并证明了一种新的时钟信号检测方案，并获得了90%以上的超高共振对比度。该方法显著提高了信号检测的精度和原子钟信号的信噪比。在等效条件下，新的检测器的频率稳定性在Allan偏差方面得到了一个阶次的改善。我们还研究了密度效应对透射峰分裂的影响，从而使Ramsey条纹的线宽变窄。
2012-07-04 physics.atom-ph
Controlling light shifts in chip-scale atomic beam clocks
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Infleqtion（英飞格蒂昂）；HRL Laboratories（HRL实验室）；DARPA（美国国防部高级研究计划局）
本文研制了基于微加工Cs原子束器件的厘米级Ramsey CPT钟，利用原子束光谱特征控制光移，实现了高稳定度与低漂移，拓展了低功耗计时应用的钟稳定度范围。
2026-09-01 physics.atom-ph
Theoretical Investigation of the Black-body Zeeman Shift for Microwave Atomic Clocks
随着微波原子钟的发展，黑体辐射谱线的塞曼位移需要进一步研究。本文报道了黑体辐射磁场引起的原子基态超精细分裂的频移。计算了可作为微波原子钟候选者的碱金属原子和类碱金属离子的相对频移。对于所考虑的不同原子，结果从$-0.977\times10^{-17}[T(K)/300]^{2}$到$-1.947\times10^{-17}[T(K)/300]^{2}$不等。这些结果与以前的工作是一致的，但更高的精度，详细的推导，和一个清晰的物理图像。
2019-08-06 physics.atom-ph
Mapping out atom-wall interaction with atomic clocks
我们探索了一种基于囚禁在工程光晶格中的原子的原子钟测量原子与壁相互作用的可行性。光晶格垂直于壁。通过监测在晶格的各个阱处的壁诱导的时钟偏移，可以测量原子-壁相互作用对原子-壁分离的依赖性。我们严格评估相关的时钟移位，并表明，该方案可以唯一探测长程原子壁相互作用在所有三个定性不同的制度的相互作用：范德华（图像电荷相互作用），Casimir-Polder（QED真空波动）和Lifshitz（热浴波动）。对Mg、Ca、Sr、Cd、Zn和Hg原子进行了分析，特别强调Sr钟。
2009-05-29 physics.atom-ph
Measurement of the magnetic field profile in the atomic fountain clock FoCS-2 using Zeeman spectroscopy
本文报道了连续原子喷泉钟FoCS-2中二阶塞曼位移的测量结果。由于连续操作及其几何约束，脉冲喷泉中使用的方法不适用。我们在这里使用时间分辨塞曼光谱探测时钟中的磁场分布。交流磁激励脉冲使我们能够空间解析塞曼频率并以小于10 E-16的相对不确定度评估塞曼频移。
2016-12-13 physics.atom-ph
Study of lin||lin CPT for application in vapour cell atomic clocks
本文研究了平行偏振激光场激发的相干布居俘获（CPT）在汽室原子钟中的应用。我们研究了共振形状，斜率和信噪比作为相关参数，如激光频率失谐和所施加的磁场的函数。我们表明，$6 \cdot 10^{-12}$ $τ^{-1/2}$的稳定性可以达到在一个紧凑的系统中使用调制VCSEL。
2007-10-03 physics.atom-ph
Multipolar theory of black-body radiation shift of atomic energy levels and its implications for optical lattice clocks
计算了Mg、Ca、Sr和Yb原子（nsnp ^3P_0）-（ns^2 ^1S_0）时钟跃迁的黑体辐射（BBR）位移。多极BBR移位理论的发展和它的影响进行了讨论。在室温下，BBR移位中的所得不确定性相对较大且实质上影响基于光学晶格的时钟的预计10^{-18}分数精度。
2006-02-13 physics.atom-ph
Atomic Clock States of Thulium have Near-Zero Electric Quadrupole Moment
提出了一种基于Dirac旋量的相对论广义激发秩组态相互作用波函数计算原子电四极矩的方法。应用于对原子波函数采用高达全四重激发的钍原子的时钟过渡态产生最终值$Q_{zz}({^2F}_{7/2}) = 0.07 \pm 0.07$ a.u.，建立了钍电子基态具有特别小的EQM。这一结果的详细分析，提出了其他原子的EQMs与未成对的$f$电子的影响。
2023-02-03 physics.atom-ph
Dynamic decoupling of laser phase noise in compound atomic clocks
光学原子钟所达到的频率稳定度最终取决于其本振的相干性。目前，即使是最好的超稳定激光器也只允许几秒钟的询问时间。在这里，我们提出了一个通用的测量协议，克服了这一限制。激光相位噪声的工程动态解耦允许任何具有高信噪比的光学原子钟在单次询问中重建远远超过其相干极限的激光相位。然后，复合时钟与任何类型的另一个光学时钟组合形成，允许后者实现比其自身显著更高的频率稳定性。我们展示了一个现实的原理验证实验中的相位重建保真度为99%的协议的实施。该协议能够对最佳超稳定激光系统进行长达几分钟的询问。同样，它可以提高时钟性能，在不太稳定的本地振荡器使用，如在transortable系统。
2019-11-29 physics.atom-ph
Modulation induced frequency shifts in a CPT-based atomic clock
我们研究了用于相干布居俘获（CPT）共振相敏检测的常用调制技术的系统误差。特别是，我们表明，修改的CPT共振线的形状，由于存在的非共振场导致频率的变化，这可能会限制基于CPT的原子钟的稳定性。我们还证明了一种替代解调技术大大降低了这些影响。
2004-04-15 physics.atom-ph
Searching for topological defect dark matter with optical atomic clocks
宇宙的总质量密度似乎是由暗物质控制的。然而，除了在银河系尺度上的引力相互作用之外，人们对它的性质知之甚少。量子电动力学拉氏量与暗物质耦合项的扩展可能会导致标准模型参数的变化。最近，有人提出，一个原子钟网络可以用来搜索稳定拓扑缺陷形式的假设暗物质的瞬态信号。当一个暗物质物体扫过网络时，时钟就变得不同步了。这种开创性的方法仅适用于远距离时钟，受到光纤链路质量的限制。在这里，我们提出了一种替代的实验方法，适用于近距离和远距离的光学原子钟，并受益于他们各自的暗物质，因此不需要光纤链路。我们探索一个新的维度天体物理观测约束的强度原子耦合到假设的暗物质宇宙对象。我们的实验约束超过了以前的限制，事实上，它不仅达到了最终的水平，预计将实现与星座的GPS原子钟，但也有很大的改进潜力。
2016-09-02 physics.atom-ph
Atomic Coherence of 2 minutes and Instability of 1.5E-18 at 1 s in a Wannier-Stark Lattice Clock
本文在 87Sr 光晶格钟中系统研究了原子相干性限制因素，通过降低密度实现 118 秒相干时间，并据此展示了 1 秒处 1.5E-18 的钟不稳定度，为基础物理应用推进了光晶格钟性能。
2025-05-09 physics.atom-ph
Measurement of the forbidden tensor polarizability of Cs using an all-optical Ramsey resonance technique
我们在热原子束中利用光抽运探测技术测量了Cs原子基态强抑制的电张量极化率。结果与以前的测量结果一致，并证实了长期存在的理论值的差异。预计未来的总不确定性降低到1%的水平，使这个数量的原子结构计算涉及短程内原子相互作用的一个有价值的测试。
2002-11-15 physics.atom-ph
Systematic evaluation of an atomic clock at 2e-18 total uncertainty
对更好的原子钟的追求推进了许多研究领域，提供了更好的量子态控制，量子科学的新见解，对基本常数变化的更严格限制，以及改进的相对论测试。目前最稳定和准确的记录由光晶格时钟保持。这项工作朝着实现具有最先进的稳定激光器的多粒子时钟的全部潜力迈出了重要的一步。我们的87 Sr光晶格时钟现在在1 s时达到2.2e-16的分数稳定度。有了这种改进的稳定性，我们对我们的时钟进行了新的精度评估，减少了许多限制我们以前测量的系统不确定性，例如晶格ac斯塔克位移，原子的热环境以及原子对室温BBR的响应。我们的综合测量已经减少了总的不确定性的JILA Sr时钟的分数频率单位为2.1e-18。
2015-05-07 physics.atom-ph
A chip-scale atomic beam clock
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；MIT（麻省理工学院）
利用相干人口陷阱技术实现芯片级原子束钟，展示其高频率稳定性与潜在的长期稳定性提升。
2023-03-20 physics.atom-ph
Subpicosecond $X$ rotations of atomic clock states
我们利用单脉冲激光在铷原子的一对超精细基态之间实现了亚皮秒时间尺度的布居转移。我们的方案利用Rabi振荡过程中通过精细结构激发态诱导的几何和动力学相位，为超精细态量子比特系统构造了一个$X$旋转门.利用飞秒激光和冷铷原子在磁光阱中进行的实验表明，时钟态之间的最大布居转移率超过98%.
2018-05-08 physics.atom-ph
FPGA-based residual amplitude modulation suppression and control for compact atomic clocks
本文提出在低成本商用FPGA上集成复合调制主动RAM抑制方案与全部伺服系统，实现60 dB长期抑制和-100 dBc残余电平，使双光子铷原子钟稳定性提升三个数量级。
2023-11-01 physics.atom-ph
Magnetic blackbody shift of hyperfine transitions for atomic clocks
我们推导出一个表达式的磁黑体位移的超精细过渡，如铯的主要参考过渡，它定义了第二个。我们发现，这种位移是温度的复杂函数，并且只在高温极限下与T^2有关。我们还计算了被提出作为新的原子钟跃迁的基态p_1/2超精细跃迁的位移。在这种情况下，与p_3/2精细结构多重态的相互作用可能是主要的影响。
2009-10-12 physics.atom-ph
Phase locking a clock oscillator to a coherent atomic ensemble
当在较长的询问间隔上测量原子叠加态的相位演化时，原子干涉仪的灵敏度增加。在实践中，测量过程设定了一个极限，它返回的不是相位，而是它在两个能级上的布居差的投影。因此，关系可以被反转的相位间隔被限制为间隔$[-π/2,π/2]$ ;超过它会在读出中引入模糊性，因此灵敏度损失。在这里，我们扩展的明确的时间间隔探测原子系综的相位演化，使用相干保持测量和相位校正，并演示了时钟振荡器的原子叠加态的锁相。提出了一种基于锁相的改进原子钟在本振噪声下性能的方案，并展望了该方案在惯性传感器等其他原子干涉仪中的应用前景。
2015-05-04 physics.atom-ph
Hyperfine-induced electric dipole contributions to the electric octupole and magnetic quadrupole atomic clock transitions
超精细诱导的电偶极贡献可以显著增加原本非常弱的电八极和磁四极原子钟跃迁（例如，$s$和$f$电子轨道之间的跃迁）的概率。这些跃迁可用于异常精确的原子钟、量子信息处理和寻找暗物质。它们对标准模型之外的新物理非常敏感，例如精细结构常数的时间变化，洛伦兹不变性和爱因斯坦等效原理违反。我们制定的条件下，超精细诱导的电偶极子的贡献占主导地位。由于超精细猝灭，$^{173}$ Yb $^+$的电八极钟跃迁比目前使用的$^{171}$ Yb $^+$强两个数量级.在$^{143}$ Nd $^{13+}$、$^{149}$ Pm $^{14+}$、$^{147}$ Sm $^{14+}$和$^{147}$ Sm $^{15+}$离子中发现了一些增强。
2016-02-26 physics.atom-ph
Optical atomic clocks
在过去的十年中，时间和频率计量学的非凡成果已经得到证明。连续波激光稳频技术和飞秒光学频率梳使得基于超冷中性原子和囚禁离子光学跃迁的频率标准得以迅速发展。因此，当今性能最好的原子钟以光学速率滴答，使科学家能够执行高分辨率测量，精度接近$10^{18}$的几个部分。本文回顾了光钟研究的历史和现状，并讨论了光钟在SI秒的可能未来重新定义以及在基础物理测试中的实现。
2014-01-13 physics.atom-ph
Direct Measurement of the Forbidden $2^{3\!}S_1 \rightarrow 3^{3\!}S_1$ Atomic Transition in Helium
我们目前的高度禁止$2^{3\!}S_1 \rightarrow 3^{3\!}S_1$原子过渡氦，在任何中性原子中观察到的最弱的过渡检测。我们的跃迁频率，上态寿命和跃迁强度的测量结果与已发表的理论值吻合得很好，并可以导致QED贡献和不同QED框架的测试。为了测量这样一个弱的过渡，我们开发了两种方法，使用超冷亚稳态（$2^{3\!}S_1$）氦原子：低背景直接检测的激发，然后衰变原子的灵敏度测量的过渡频率和寿命;和脉冲原子激光加热测量用于确定过渡强度。这些方法可能被应用于其他原子，为寻找超弱跃迁和精密计量学提供新的工具。
2020-06-25 physics.atom-ph
Tests of local position invariance using continuously running atomic clocks
通过比较基于不同原子的原子钟的相对红移，对多种原子对进行了局域位置不变性（LPI）检验。在大多数情况下，每年的几次绝对频率测量用于寻找年度信号，从而导致可以跨越十年的测试。通过使用连续运行的时钟的输出，我们在不到1.5年的时间内进行了具有可比或更高精度的LPI测试。其中包括对Rb 87和Cs 133以及H和Cs 133超精细跃迁的红移异常β差异的新测量，以及对Rb 87和H的比较测量，导致LPI的严格限制，β（Rb）- β（H）=（-2.7 +/- 4.9）x 10^（-7）。本文讨论了对连续时钟进行这些测量的方法。
2013-01-25 physics.atom-ph
Single-ion, transportable optical atomic clocks
在过去的15年里，在激光稳定、光学频率梳和原子冷却与囚禁等领域取得了巨大的进展，使得光学原子钟具有无与伦比的性能。这些仪器可以进行频率比较，分数不确定度远低于$10^{-17}$，发现在基础物理测试，相对论大地测量，时间和频率计量的应用。尽管目前大多数光学钟都是实验室设置，但已经发表了几种将这些钟用于现场测量或在光学钟网络中使用的建议，并且大多数时间和频率计量机构已经开始开发可移动的光学钟。为了这个特殊的问题，我们选择集中在捕获离子光学时钟。尽管它们的短期分数频率稳定性因较低的信噪比而受损，但它们提供了很高的紧凑性潜力：捕获的离子需要低的光功率和简单的加载方案，并且可以被捕获在小的真空室中。我们回顾了时钟关键部件的最新进展，包括离子阱和超稳定光学腔，以及现有的项目和实验，描绘了未来可移动的单离子光学时钟可能类似的画面。
2018-04-06 physics.atom-ph
Identification of highly-forbidden optical transitions in highly charged ions
针对多数高电荷离子时钟跃迁频率不确定性大的问题，本文探索了三种受量子逻辑启发的实验搜索技术，用于搜寻线性Paul阱中高电荷离子的亚赫兹禁戒跃迁，为高精度高电荷离子光学钟研发提供工具支撑。
2024-12-13 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
The SWaP plot: Visualising the performance of portable atomic clocks as a function of their size, weight and power
Adelaide University（阿德莱德大学）；University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）
本研究开发了一个网络资源及交互式SWaP图，用于跟踪从研究转向应用的新一代光原子钟的性能，为精密计时领域提供持续更新的参考。
2026-08-14 physics.atom-ph
Magic Wavelength for Atomic Motion Insensitive Optical Lattice Clocks
在光驻波中，多极原子-场相互作用的空间分布的差异可以改变魔波长的定义，以最小化光晶格时钟的不确定性。我们表明，魔波长可以确定，以消除空间失配的电偶极子，磁偶极子，和电四极相互作用的特定组合的驻波。讨论了蓝幻波长晶格的实验前景。
2009-08-20 physics.atom-ph
Study of the 5p3/2 -> 6p3/2 electric dipole forbidden transition in atomic rubidium using optical-optical double resonance spectroscopy
给出了铷原子5 p ~（3/2）-> 6p ~（3/2）电偶极禁戒跃迁激发的直接证据。实验在室温铷原子池中进行，采用连续波扩展腔二极管激光器。光学-光学双共振光谱与反向传播的光束允许检测的非偶极跃迁的多普勒展宽。5 p3/2态通过用锁定到D2线的最大F循环跃迁的激光激发来制备，禁戒跃迁通过用911 nm激光激发来产生。禁戒跃迁的产生通过检测6p 3/2态衰变产生的420 nm荧光来监测。得到了两种铷同位素的6 p 3/2超精细结构的特征F - 1、F和F + 1分裂的三条窄线（~ 13 MHz FWHM）谱。计算结果与考虑5s -> 5 p ~（3/2）制备动力学、5 p ~（3/2）-> 6p ~（3/2）非偶极激发几何和6p ~（3/2）-> 5s ~（1/2）衰变的直接计算结果非常一致。电偶极禁戒跃迁是制备动力学的一个非常灵敏的探针。
2015-06-19 physics.atom-ph
Evaluation of lattice light shift at low 10$^{-19}$ uncertainty for a shallow lattice Sr optical clock
Wannier-Stark光晶格钟的研制，为光学原子钟提供了前所未有的测量精度。我们提出了一个系统的晶格光移，建立这个系统作为一个准确的原子钟的一个必要的下一步评估。精确控制原子的运动状态在晶格中，我们报告准确测量的多极和超极的贡献和操作晶格光移的分数频率的不确定性为3.5 $\times$ 10 ${}^{-19}$。
2023-02-24 physics.atom-ph
Microcell CPT atomic clock using laser current-actuated power modulation with 10$^{-12}$ range stability at 1 day
本文提出一种基于SABR光谱技术的CPT微电池原子钟，通过激光电流直接功率调制实现脉冲序列，无需外部光快门，1天稳定度达10$^{-12}$量级，为高性能芯片级原子钟奠定基础。
2025-03-03 physics.atom-ph
Collisional losses, decoherence, and frequency shifts in optical lattice clocks with bosons
我们对玻色~（88）Sr一维光晶格钟中的碰撞损耗、退相干和碰撞位移进行了定量研究。晶格时钟参考在698 nm处的高度禁戒跃迁1 S 0 - 3 P0，其由于在均匀磁场中的状态混合而变得弱允许。我们能够量化三个退相干系数，这是由于退相碰撞，非弹性碰撞原子之间的上，下时钟状态，和原子在上时钟状态。基于测得的系数，我们确定的操作参数，在该操作参数下，1D晶格时钟与88 Sr显示没有退化，由于碰撞的相对精度水平为10-16。
2009-05-07 physics.atom-ph
Two-step pulse observation to improve resonance contrast for coherent population trapping atomic clock
为了提高相干布居俘获（CPT）原子钟的频率稳定度，采用两步脉冲观测方法研究了共振衬度。所提出的方法是一个两步喇曼-拉姆齐方案，在共振观察期间的低强度和观察后的高强度。这种方法减少了光强度的频率变化并保持了高的信噪比。通过对以$^{133}$ Cs D1线为模型的$Λ$型三能级系统的密度矩阵分析来计算共振特性，并且还使用垂直腔表面发射激光器和Cs蒸气室来测量该特性。
2017-01-20 physics.atom-ph
Inner-shell clock transition in atomic thulium with small BBR shift
通过直接极化率测量，我们证明了Tm原子在$1.14\,μ$ m处的内壳层时钟跃迁对外部直流电场和黑体辐射（BBR）的灵敏度极低。测量了Tm原子在810- 860 nm和1064 nm波长下的钟能级微分极化率，并由此推断出室温下$-0.047(18)$原子单元内壳层钟跃迁的静态标量微分极化率，该原子单元对应于BBR的$2\times10^{-18}$分数频移.这与中性原子（Sr、Yb、Hg）中的时钟跃迁的BBR移位相比小几个数量级，并且与最不敏感的离子种类（例如Al $^+$或Lu $^+$）竞争。对于$1.14\,μ$ m时钟跃迁，我们实验测定了$813.320(6)$的“魔”波长，nm，记录了$10$的跃迁谱线宽度，Hz，并测量了其绝对频率$262\,954\,938\,269\,213(30)$，Hz.
2018-09-26 physics.atom-ph
Forbidden atomic transitions driven by an intensity-modulated laser trap
光谱学是理解和操纵量子系统（如原子和分子）的重要工具。描述光谱学的模型包括多极场相互作用，这导致建立光谱选择规则，以及在该领域中二次的相互作用，这通常被忽略。然而，使用二次（有质动力）相互作用的光谱比使用多极场相互作用的光谱有两个显著的优点：灵活的跃迁规则和大大提高量子系统的空间寻址能力。第一次，我们证明有质动力光谱使用光学晶格捕获的里德伯原子，脉动的晶格光在微波频率，并驱动微波原子跃迁，否则将被禁止建立光谱选择规则。这种测量以前无法测量的跃迁频率的新能力，使改进原子特性和物理学基础常数的测定成为可能。在空间域中，有质动力光谱的分辨率比跃迁频率（和相应的衍射极限）所建议的要好几个数量级，在量子控制和计算应用中的密集粒子阵列中有希望实现单点寻址。未来的技术进步可能使有质动力光谱学扩展到基态原子和被困分子。
2014-09-14 physics.atom-ph
High-performance coherent population trapping atomic clock with direct-modulation distributed Bragg reflector laser
相干布居数俘获（CPT）原子钟由于其体积小、性能高，在下一代星载应用中具有广阔的应用前景。本文提出并实现了一种基于大调制带宽、窄线宽分布布拉格反射镜激光器直接调制的CPT原子钟，取代了高性能CPT钟中常用的外部体调制器。我们的方法保留了高性能，同时显着减少的大小。利用这种高度紧凑的双色光源和最简单的CPT结构，用圆偏振双色激光询问^{87}Rb原子系统，观察到了窄线宽、高对比度的CPT时钟跃迁信号。然后，我们将本地振荡器频率锁定到CPT误差信号，并证明短期频率稳定性为3.6 \times 10^{-13} τ^{-1/2}（4 s \le τ \le 200 s）。我们将其归因于超低的激光频率和强度噪声以及高品质因数的CPT信号。该研究为基于该方案的紧凑型高性能CPT时钟的研制奠定了基础。
2021-03-01 physics.atom-ph
Limits on gravitational Einstein Equivalence Principle violation from monitoring atomic clock frequencies during a year
太阳对地球的引力势在一年中会因地日距离的变化而变化。比较一年中不同时间的原子钟跃迁的精确测量结果，可以研究原子频率对引力势的依赖关系。我们检查了Hg $^+$和Al $^+$时钟跃迁频率比和绝对频率测量的测量数据（相对于铯频标）对于Dy、Sr、H，Rb和H中的超精细跃迁，并获得了对标准模型扩展哈密顿量$c_{00} = (3.0 \pm 5.7) \times 10^{-7}$和标准模型扩展哈密顿量中爱因斯坦等效原理违反项的引力相关参数值的显著改进的限制。精细结构常数$κ_α = (-5.3 \pm 10) \times 10^{-8}$的重力相关变化的参数。
2016-08-22 physics.atom-ph
Atomic Clocks and the Search for Variation of the Fine Structure Constant
最近在类星体（QSO）吸收光谱中发现了精细结构常数α在早期不同的证据。实验室对α变化的精确测量有助于区分α的空间变化和时间变化，并可能证实类星体的结果。我们已经计算了α的变化在很宽的原子光谱范围内会引起的相对论性能量移动。实验室测量这些跃迁频率如何随时间变化，对于确定今天的α是否变化至关重要。
2004-07-28 physics.atom-ph
Atomic clocks and dark-matter signatures
综述了利用原子钟寻找暗物质候选者的最新进展。目标受众是原子钟社区。
2016-03-22 astro-ph.CO physics.atom-ph
Highly charged ions for atomic clocks and search for variation of the fine structure constant
我们回顾了一些具有光学跃迁的高电荷态离子，这些离子适合于建立极其精确的原子钟。这包括从Hf $^{12+}$到U $^{34+}$的离子，它们具有价电子的$4f^{12}$配置，Ir $^{17+}$离子，它在几乎填满的$4f$子壳层中有一个洞，Ho $^{14+}$、Cf $^{15+}$、Es $^{17+}$和Es $^{16+}$离子。这些离子中的大多数的时钟跃迁对精细结构常数$α$（$α= e^2/\hbar c$）的变化敏感。例如，在一个示例中，钙离子和离子对$α$ -变化具有最大的已知灵敏度，而钬离子看起来是最适合用于实验研究的离子。我们研究了离子的光谱及其作为频率标准使用的相关功能。
2015-02-04 physics.atom-ph
Laser Frequency Stabilization Using Light Shift in Compact Atomic Clocks
本文提出一种用于紧凑型原子钟的光频移激光锁定（LSLL）技术，通过交替两种钟序列抵消诱导光频移以稳定激光频率，无需外部参考，实验表明其满足未来GNSS星载钟要求且提升了可靠性与稳健性。
2024-04-22 physics.atom-ph
A Sideband-Enhanced Cold Atomic Source For Optical Clocks
我们演示了增强和优化的冷锶原子束从二维磁光阱（2D-MOT）横向加载从准直原子束通过添加边带频率的冷却激光。对冷却束和边带束的参数进行了扫描，以获得最大的原子束流，并与蒙特卡罗模拟进行了比较。对于给定的200 mW的总功率，我们获得了比传统的单频2D-MOT大2.3倍，亮4倍的原子通量。我们表明，边带增强的2D-MOT可以达到空间要求的塞曼慢系统的加载速率性能，同时它可以克服由于热光束碰撞和热黑体辐射移位的系统效应，使其适用于可移动和精确的光晶格时钟。最后，我们数值研究了边带增强的2D-MOT到其他碱土物种的可能扩展。
2019-09-12 physics.atom-ph
