孔德欢 郭峰 李婷 卢晓同 王叶兵 常宏‡

1) (中国科学院国家授时中心,时间频率基准重点实验室,西安 710600)

2) (中国科学院大学天文与空间科学学院,北京 100049)

可搬运光学原子钟在科学研究和工程应用中具有重要意义.本文测量了可搬运87Sr 光晶格钟系统的主要频移,包括黑体辐射频移、碰撞频移、晶格光交流斯塔克频移、二阶塞曼频移等.首先实验上测量了磁光阱腔体表面的温度分布,分析了不同热源对原子团的影响,得到黑体辐射总的相对频移修正量为50.4×10–16,相对不确定度为5.1×10–17.然后利用分时自比对方法,评估了碰撞频移、晶格光交流斯塔克频移和二阶塞曼频移.结果表明,由黑体辐射引起的频移量最大,晶格光交流斯塔克频移的不确定度最大,系统总的相对频移修正量为58.8×10–16,总不确定度为2.3×10–16.该工作为可搬运87Sr 光晶格钟之后的性能提升和应用提供了条件.

1 引 言

光钟作为下一代时间频率标准的候选之一,已经成为了人们的研究热点[1−12],目前单离子光钟的稳定度可达10–17量级[13],不确定度可达10–19量级[14].中性原子光晶格钟的稳定度可达10–19量级,不确定度可达10–18量级[15].相比微波钟[16],光钟的稳定度和不确定度高出约两个量级.由于高的不确定度和稳定度,光钟在科学研究和技术领域有广泛的应用,例如暗物质探测[17]、引力波探测[18]、相对论验证[19]等.

目前,地面光钟由于体积庞大、系统复杂,仅限于在实验室使用,这限制了光钟在科技方面的应用.相比地面光钟,可搬运光钟……