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【48812】新研讨诠释光钟超辐射外差频率丈量机制

发布时间:2024-09-01 05:32:20作者:倍加福传感器

  在线宣布论文,理论诠释了光钟频率丈量中或许的量子效应,理论上证明了超辐射激光的优势,也为进一步的机制探究供给了有用的值东西。

  图(a)为根据光晶格原子钟超辐射的外差丈量示意图。图(b)为钙原子相关能级及进程示意图。图(c)为接连非相干泵浦和外差丈量一起作用时原子系综的动力学。图(d)为脉冲超辐射和接连超辐射的分数频差比照。 图源自论文

  原子钟是现在最准确的时钟,它运用原子跃迁发射的电磁波作为频率参阅,在相对论物理探究、国家授时、卫星导航等范畴得到了广泛的运用。

  原子钟一般依靠激光对原子的激起以及后续荧光的读出,运用超高安稳激光是进步原子钟精度的最直接的办法。传统激光器会遭到腔体资料热涨落的影响,而超辐射激光作业在“坏腔”极限(即腔谐振带宽远大于增益介质的光谱宽度)下,其输出线宽窄、安稳性高级特色完美符合了原子钟的需求,得到了国内外的广泛重视。超辐射激光的完成需要用非相干泵浦完成原子布局回转,原子与高品质因子光腔树立起集体弱耦合,经过协同自发辐射构成接连的超辐射。为表征超辐射激光作为主动光钟的功能,一般运用外差丈量来评价频率精度随丈量时刻的演化。

  研讨团队初次将随机主方程运用于超辐射激光的研讨,修改了开源软件包QuantumCumulants.jl源代码,完成了随机均匀场办法的主动推导和求解。

  理论研讨标明,在未做丈量时,超辐射激光来自于原子-原子、原子-光子的量子相关,原子系综和光腔未树立微观的偶极矩和辐射场;在外差丈量中,丈量反馈作用在体系中引入了初始的随机原子和光学相位,并在随后的动力学中构成了微观的原子偶极矩和辐射场;比较超辐射脉冲信号,稳态超辐射延长了信号时刻,减少了丈量“死”时刻,导致1秒积分时刻下的频率差错减少了两个数量级。

  据介绍,该研讨不只诠释了光钟频率丈量中的量子效应,理论上证明了超辐射激光的优势,也为进一步机制探究供给了有用的理论和数值东西。