囚禁冷却Ca离子精密光谱

近年来，随着激光冷却技术、冷原子物理、锁模飞秒激光和稳频技术的发展，进一步提高原子分子光谱的测量精度成为可能。囚禁冷却单个离子为精密谱和新一代原子光频标的研究提供了很好的原子体系。在精密谱研究中，各种运动、物理和外界环境效应是研究的重点。在近期建立的单个囚禁冷却钙离子平台的基础上，我们拟通过细致研究囚禁单离子的有效激光冷却动力学、电场和磁场的精确控制和黑体辐射等效应，进行两个阱中离子光频的比对、Ca（40＋）的奇同位素Ca（43＋）离子的囚禁、冷却及光频测量。由此开展囚禁离子精密谱的理论和实验研究，从而探索测量和控制外界环境的新方法，分析引起离子光频跃迁频移的各种效应及克服方法，得到Ca离子D态的寿命、电四极矩和高精度的光频跃迁谱。为提高囚禁冷却单离子光频标的性能奠定坚实的基础。

我们设计并加工了新的40Ca+离子阱系统，利用光电离实现单个40Ca+离子的囚禁，建立40Ca+光频标稳定的计算机时序控制和数据采集系统，分别在两台离子阱系统中实现了单个40Ca+离子的稳定囚禁和有效冷却；在此基础上实现了离子阱区电场、磁场和环境的精确控制；并测量了40Ca＋离子的2S1/2-2D5/2 光频跃迁；在此基础上开展了两个阱中囚禁离子的光频比对实验;并完成了囚禁冷却43Ca+的精密光频实验装置的搭建。通过探索测量和控制电、磁场的精细方法，分析了引起离子光频跃迁频移中的各项外场和环境效应，研究其克服方法；测量了D 态的寿命和高精度的光频跃迁谱；提供了新的精确测量频率数据。