囚禁冷却钙离子魔幻波长的特性和应用

基本信息
批准号:11634013
项目类别:重点项目
资助金额:310.00
负责人:高克林
学科分类:
依托单位:中国科学院精密测量科学与技术创新研究院
批准年份:2016
结题年份:2021
起止时间:2017-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:管桦,黄垚,韩慧丽,宋红芳,边武,钱源,邵虎,陈邵龙,王淼
关键词:
囚禁离子全光囚禁魔幻波长精密光谱测量
结项摘要

The magic wavelength is defined as the wavelength at which a laser will cause the same amount of ac Stark shift on the upper and lower energy levels of the atomic transition. The magic wavelength has applications in quantum state manipulation and precision spectroscopy. The project will set up a linear ion trap and improve the performance of the 729 nm clock laser; measure the magic wavelength for the Ca+ 4S1/2-3D5/2 clock transition by scanning the 1074 nm laser wavelength; study on the systematic shifts and uncertainties caused by laser wavelength, polarization , power jitter, and spectrum purity; Solve out the static polarizability of the Ca+ 3D5/2 state by calculating the transition matrix element |<4d5/2||D||4p3/2>|; carry out all optical trapping experiments on Ca+ with lasers at the magic wavelengths; exploring on trapping ions with optical lattice for achieving higher stability, with technique similar to the neutral atom optical lattice clocks. The atomic structure theory can be experimentally tested and the uncertainty or the stability of the Ca+ optical frequency standard will also be improved.

魔幻波长是指在该波长下原子跃迁的上下两个能级的ac Stark频移之差为零所对应的波长。魔幻波长在量子态操控以及精密光谱方面具有广泛的应用。本项目将建立线形囚禁离子阱装置,优化729nm钟跃迁激光器的性能;扫描1074nm激光测量钙离子4S1/2-3D5/2钟跃迁的魔幻波长,分析魔幻波长激光的波长、偏振、功率抖动以及光谱成分等因素引起的误差;得到3D5/2-4P3/2跃迁矩阵元|<4d5/2||D||4p3/2>| ,从而可以得到钙离子的3D5/2态的静态极化率。开展利用魔幻波长激光实现离子稳定囚禁的实验探讨。提供新的精确原子数据。为提高囚禁冷却离子光频标的性能奠定坚实的基础。

项目摘要

魔幻波长是指在该波长下原子跃迁的上下两个能级的ac Stark频移之差为零所对应的波长。魔幻波长不仅使得独立操控内部超精细自旋和外部原子的质心运动成为现实,而且在量子态操控以及精密光谱方面具有广泛的应用。本项目建立了刀片型线形囚禁离子阱装置,优化了729 nm钟跃迁激光器的性能;扫描并测量了40Ca+离子4S1/2-3D5/2钟跃迁的红外魔幻波长激光,分析魔幻波长激光的波长、偏振、功率抖动以及光谱成分等因素引起的误差;得到3D5/2-4P3/2跃迁矩阵元|<4d5/2||D||4p3/2>| ,从而可以得到钙离子的3D5/2态的静态极化率。然后使用魔幻波长激光开展了40Ca+离子全光囚禁的探索性实验:搭建了偶极囚禁光路,测量并优化了偶极光的束腰;测量了偶极光场造成的ac Stark频移,并以此推测偶极囚禁光场的势场深度;计算了偶极光场的加热率。提出了40Ca+离子全光囚禁实验的优化与改进方案。利用魔幻波长激光对离子全光囚禁的实验探讨,提供新的精确原子数据,为提高囚禁冷却离子光频标的性能奠定坚实的基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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