Роль нерезонансных лазерных переходов при формировании и детектировании цезиевого пучка в атомном фонтане

Ю.С. Домнин1, А.И. Магунов1, 2, В.Г. Пальчиков1, 3

1ФГУП «ВНИИФТРИ», Менделеево, Московская обл., Россия
2Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия
3Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва, Россия
palchikov@vniiftri.ru

«Альманах современной метрологии» № 2 (30) 2022, стр. 10–19

УДК 539.194

Проведены расчёты эволюции населённостей подуровней сверхтонкой структуры атома 133Cs в лазерных полях с учётом резонансных и нерезонансных 62S1/2Ff =4 ↔ 62P3/2Fe = 4,5 и 62S1/2 Fg =3↔ 62P3/2 Fe =4 переходов. Получены аналитические выражения для стацио­нарных населённостей подуровней и характерные времена стабилизации населённостей в зависимости от интенсивности лазерных полей и расстройки оптического резонанса. Показано, что при отстройке резонанса Ff ↔ Fe = 4 на величину сверхтонкого сдвига относительно Fe = 5 существенная доля атомов переходит на нижний подуровень Fg при отсутствии накачки на резонансном переходе Fg ↔ Fe = 4 в условиях функционирования облака холодных атомов и регистрирующей системы цезиевого стандарта частоты.

Ключевые слова: цезиевый стандарт частоты, резонансные лазерные поля, населённости подуровней СТС.

Цитируемая литература

1. Wynands R., Weyers S. Atomic fountain clocks // — 2005. — V. 42. — No. 3. — S64.

2. Домнин Ю.С., Барышев В.Н., Бойко А.И. и др. Цезиевый репер частоты фонтанного типа МЦР-Ф2 // Измерительная техника. — № 10. — С. 26–30.

3. Guena J. et al. Progress in atomic fountains at LNE-SYRTE // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. — V. 59. — I. 3. — P. 391–409.

4. Levi F., Calosso C., Calonico D. et al. Cryogenic fountain development at NIST and INRIM: preliminary characterization // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Control. — 2010. — V. 57. — P. 600–605.

5. Li R., Gibble K., and Szymaniec K. Improved accuracy of the NPL-CsF2 pri­mary frequency standard: evaluation of distributed cavity phase and microwave lensing frequency shifts // Metrologia. — 2011. — V. 48. — P. 283.

6. Домнин Ю.С., Ёлкин Г.А., Новоселов А.В.  и др. Применение холодных атомов цезия в квантовых стандартах частоты // Квантовая электроника. — № 12. — 34. — С. 1084–1095.

7. Chu S., Hollberg L., Bjorkholm J., Cable A., Ashkin A. Three-dimensional vis­cous confinement and cooling of atoms by resonance radiation pressure // Phys. Rev. Lett. — 1985. — V. 55. — 48.

8. Phillips W.D., Prodan J., Metcalf H. aser cooling and electromagnetic trapping of neutral atoms // J. Opt. Soc. Am. B. — 1985. — V. 2. — P. 1751–1767.

9. Апресян Ю.Д. и др. Большой англо-русский словарь: в 2 т. — М.: Русский язык, 1987. — Т. 1.

10. Мандель Л., Вольф Э. Оптическая когерентность и квантовая оптика. — М.: Физматлит, 2000.

11. Одуан К., Гино Б. Измерение времени. Основы GPS. — М.: Техносфера, 2002.

12. Казанцев А.П., Сурдутович Г.И., Яковлев В.П. Механическое действие света на атомы. — М.: Наука, 1991.

13. Чу С. Управление нейтральными частицами // Успехи физических наук. — Т. 169. — С. 274–291.

14. Chu S. The Nobel Foundation. Nobel Prize in Physics 1997. — The Royal Swedish Academy of Science, 1998.

15. РилеФ. Стандарты частоты. Принципы и приложения: пер. с англ. — М.: Физматлит, 2009. — 512 с.

Статья поступила в редакцию: 28.04.2022 г.
Статья прошла рецензирование: 06.05.2022 г.
Статья принята в работу: 13.05.2022 г.

Статья в полном объеме в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.
Оформить подписку и купить печатные номера журнала у издателя.