通过擦除转换提升光学晶格钟的相干时间

追求更长的光学相干时间对于提高光学钟的精度至关重要。同步差分钟比较现已证明,原子在光学跃迁上的相干时间远远超过了钟激光的相干时间。在光学晶格钟和光镊钟中,原子相干时间主要受到以下因素的限制:由捕获光引起的拉曼散射误差、激发钟态有限寿命导致的辐射衰减、双体碰撞引起的展宽和损失,以及加热导致的损失。重要的是,这些误差中的许多会将原子带离钟跃迁子空间,因此如果采用适当的读出方案,这些误差可以转换为“擦除”误差。在此,研究团队通过实验展示了一种用于87Sr光学晶格钟的超精细分辨读出技术,该技术能够减轻由晶格捕获光引起的拉曼散射以及辐射衰减导致的退相干。通过在87Sr系综之间采用拉姆齐和自旋回波光谱序列进行同步差分比较,并应用超精细分辨读出技术,研究团队分别实现了超过100秒和150秒的增强原子相干时间,并证明差分不稳定性对探测时间的敏感性降低,从而能够在性能不下降的情况下进行更长时间的相干测量。研究团队预计,这种超精细分辨读出技术将受益于最先进的光学晶格钟比较应用,特别是在相干时间或稳定性受到拉曼散射或辐射衰减限制的情况下。

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