Метод автокомпенсации полевого сдвига в атомных часах

Институт лазерной физики СО РАН

Рисунок 1. Принципиальная схема экспериментальной реализации метода автокомпенсации полевого сдвига

Авторы: В.И.Юдин, А.В.Тайченачев, М.Ю.Басалаев

Впервые разработан и продемонстрирован новый универсальный, эффективный метод «автокомпенсации полевого сдвига в атомных часах», в котором осуществляется опрос атомной системы по схеме двух чередующихся последовательностей различными мощностями Р1 и Р2. В данном методе помимо частоты вводится и стабилизируется дополнительный «искусственный» полевой сдвиг, который также пропорционален мощности пробного поля Р. Это достигается путем дополнительного сдвига частоты локального осциллятора w на величину xР. Таким образом, система стабилизации включает в себя две петли обратной связи, одна из которых управляет частотой w, а другая – контролируемым вспомогательным параметром x. (Рис. 1). Метод апробирован экспериментально в миниатюрных атомных часах, использующих резонанс когерентного пленения населенностей в парах атомов рубидия. Продемонстрировано улучшение на порядок долговременной стабильности по сравнению с обычной процедурой стабилизации частоты (см. голубую линию на Рис. 2). Метод может широко использоваться для создания прецизионных квантовых сенсоров, а также коммерческих квантовых часов, включая миниатюрные атомные часы (chip-scale atomic clocks).

Рисунок 2. Девиация Аллана с использованием метода автокомпенсации полевого сдвига (голубая линия) и без него (красная и черная линии, которые соответствуют двум различным значениям мощности излучения)

Публикации:

  1. V.I. Yudin, A.V. Taichenachev, M.Yu. Basalaev, et al., General Methods for Suppressing the Light Shift in Atomic Clocks Using Power Modulation, Phys. Rev. Appl. Vol.14, 024001 (2020).
  2. M. Abdel Hafiz, R. Vicarini, N. Passilly, C.E. Calosso, V. Maurice, J.W. Pollock, A.V. Taichenachev, V.I. Yudin, J. Kitching, R. Boudot, Protocol for Light-Shift Compensation in a Continuous-Wave Microcell Atomic Clock, Phys. Rev. Appl. Vol.14, 034015 (2020).