Список сокращений: ................................................................................................. 5
Введение ..................................................................................................................... 6
Актуальность темы диссертации........................................................................... 6
Объект исследований........................................................................................... 10
Предмет исследований ......................................................................................... 10
Основная научная задача..................................................................................... 10
Частные научные задачи ..................................................................................... 10
Научные положения, выносимые на защиту...................................................... 10
Научная новизна................................................................................................... 11
Практическая значимость и внедрение............................................................... 12
Степень достоверности результатов работы...................................................... 12
Апробация работы................................................................................................ 13
Глава 1. Литературный обзор по разработкам ОСЧ............................................. 14
1.1 Предельно достижимая стабильность стандарта частоты......................... 14
1.2 История возникновения ОСЧ ...................................................................... 15
1.3 Применение ОСЧ .......................................................................................... 20
1.4 Применение перебазируемых ОСЧ............................................................. 22
1.5 Оптические стандарты частоты на ионах................................................... 23
1.6 ОСЧ на нейтральных атомах ....................................................................... 26
1.7 Перебазируемые ОСЧ................................................................................... 33
Глава 2. ОСЧ на нейтральных атомах Стронция. Первичное охлажение атомов
стронция ................................................................................................................... 39
2.2 Принцип работы ОСЧ на нейтральных атомах ......................................... 40
2.3 Охлаждение и захват атомов ....................................................................... 42
2.4 Атом стронция: свойства и охлаждение ..................................................... 45
2.5 Магнитные спин-зависимые эффекты ........................................................ 48
2.6 Перемешивание состояний .......................................................................... 49
2.7 Зависимость сдвига частоты от магнитного поля ..................................... 50
2.8 Оптическая решетка...................................................................................... 52
2.9 Режим Лэмба-Дике и ангармонизм ловушки ............................................. 54
2.10 Доплеровская спектроскопия и спектроскопия без отдачи .................... 54
2.11 Систематические эффекты.......................................................................... 57
2.11.1 Динамический эффект Штарка ........................................................... 573
2.11.2 Сдвиг частоты из-за излучения черного тела .................................... 57
2.11.3 Столкновительный сдвиг ..................................................................... 58
2.12 Экспериментальная установка на холодных атомах стронция .............. 59
2.13 Система первичного охлаждения .............................................................. 66
2.13.1 Замедление потока атомов и условия формирования атомного облака
66
2.13.3 Схема работы первичной МОЛ ........................................................... 69
2.14 Метод оценки количества атомов.............................................................. 74
2.14 Результат первичного охлаждения атомов стронция.............................. 77
2.15 Оценка неопределенности предложенных методов для атомов стронция
82
Глава 3. Вторичное охлаждение атомов стронция ............................................... 84
3.1 Охлаждение атомов во вторичной МОЛ..................................................... 84
3.2 Стабилизация частоты лазера вторичного охлаждения 689 нм ............... 87
3.3 Результаты вторичного охлаждения атомов стронция ............................. 91
3.4 Методы оценки температуры в МОЛ ......................................................... 94
Глава 4. Экспериментальная установка и первичное охлаждение атомов
иттербия.................................................................................................................... 98
4.1 Иттербий и его изотоп со спином ^............................................................ 98
4.2 Оптический спектроскоп............................................................................ 101
4.2.1 Вакуумная камера ................................................................................. 102
4.2.2 Источник атомов и преобразователь .................................................. 103
4.2.3 Вакуумная камера оптического спектроскопа................................... 105
4.2.4 Катушки формирования магнитного поля ......................................... 107
4.3 Магнитные поля пары катушек в анти-гельмгольц конфигурации....... 110
4.4 Собранная установка .................................................................................. 111
4.5 Система распределения лазерного излучения ......................................... 113
4.5.1 Частотные отстройки............................................................................ 113
4.5.2 Макет системы распределения лазерного излучения ....................... 114
4.5.3 Система распределения лазерного излучения ................................... 116
4.5.4 Система доставки излучения в рабочую зону.................................... 118
4.6 Спектроскопия перехода 1S0-1P1 ................................................................ 120
4.7 Спектроскопия перехода 1S0-3P1 ................................................................ 121
4.8 Результаты первичного охлаждения атомов иттербия ........................... 1244
4.9 Оценка неопределенности предложенных методов для атомов иттербия
128
4.10 Анализ возможности разработки перебазируемого ОСЧ на холодных
атомах иттербия.................................................................................................. 129
Заключение ............................................................................................................ 132
Список литературы ............................................................................................... 134
Приложение А ....................................................................................................... 145
Приложение Б ........................................................................................................ 146
