许朋

镱原子光频标中泵浦光特性的研究

许朋

（皖北卫生职业学院，宿州 234000）

镱原子光频标中泵浦光参数的优化可以提高钟频率稳定度性能。通过分析镱原子能级分布的特点，建立了能级跃迁速率方程。采用数值计算方法求解速率方程，获得了泵浦时间与649 nm、770 nm、1388 nm泵浦光的光强和失谐的关系。比较了两种泵浦方法的效果，分析了泵浦时间的改变对钟频率稳定度性能的影响。理论计算的结果为实验确定泵浦光的光强、泵浦时间提供了重要的参考。

镱原子光频标；速率方程；泵浦光

0 引言

1 泵浦方案一分析

图1 镱原子的能级图

649 nm和770 nm泵浦光共同作用下，处于不同能级的原子数的变化方程如下[12-14]

图3 能级的原子数达到10 000时需要的泵浦时间t随649 nm和770 nm激光光强的变化

从图3可知，在649 nm激光光强> 5且770 nm激光光强> 1区域，泵浦时间不超过30 μs。综合计算的结果，一定条件下，我们取649 nm激光光强= 5，770 nm激光光强= 1。

图4 能级的原子数达到10 000时需要的泵浦时间t随激光失谐g和h的变化

图5 能级的原子数达到10 000时需要的泵浦时间t随649 nm和770 nm激光失谐的变化

从图5可知，649 nm激光和770 nm激光的失谐都在-400 MHz以内时，泵浦时间不超过10 ms。一般情况下，649 nm激光的失谐在-200 MHz以内且770 nm激光的失谐在-400 MHz以内时，泵浦时间不超过3 ms。随着649 nm激光失谐的增大，泵浦时间显著的变大。

最后分析一下649 nm和770 nm激光频率漂移引起的泵浦时间的变化d/MHz。假定649 nm和770 nm激光都偏离其对应跃迁的共振频率200 MHz，在这一点d/MHz的数值为：649 nm为21.9 μs/MHz，770 nm为0.1 μs/MHz。可知，泵浦时间随649 nm激光频率漂移变化较大。

2 泵浦方……

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