双频标定技术构建便携式气室光学钟,提升稳定性并无需频率梳

这篇论文从理论上提出了一种新型双干涉仪技术,通过碱金属蒸气池中的四波混频效应,能够同时精确校准两束激光频率。研究人员将经过频率校准的双激光混频产生射频段拍频信号,从而在不使用光学频率梳(OFC)的情况下构建便携式光学原子钟(OAC)。该方案因摒弃OFC而提升了原子钟便携性,同时双干涉仪结构将秒级稳定度提升至1.3×10⁻¹⁵,优于现有便携式OAC。通过选用共传播激光场的双Λ原子构型,该工作有效抑制了原子钟系统的热噪声。基于铷-87的D2跃迁,研究人员估算出OAC的标准量子极限频率敏感度为3.2/√Hz,稳定度达1.3×10⁻¹⁵/√Hz⁻¹。在考虑357K温度与原子碰撞导致的谱线 broadening效应后,对于蒸气池入口处线宽1kHz、功率0.54mW的激光,该原子钟的最优稳定度降低至3.3×10⁻¹⁵/√Hz⁻¹。

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