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资讯:光学原子钟,游标微梳 | Nature Photonics

资讯:光学原子钟,游标微梳 | Nature Photonics 两江科技评论
2025-02-22
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导读:美国普渡大学 Kaiyi Wu, Nathan P. O’Malley等,在Nature Photonics上发文,采用游标Vernier双梳方案,对稳定的 871 nm 超窄线宽连续波激光器进行光分
克尔微梳是可大规模制造、紧凑型方式,以替代体频率梳。这将使许多以前仅限于实验室光频梳装置应用,得以批量化生产应用。尤其诱人的是,在紧凑型光学原子钟中,微梳可用于实现光学分频。
然而,目前因为产生倍频光频梳,通常需要约太赫兹的重复率,因此,在这些系统中,很难满足微梳的自参考锁频self-referencing要求。此外,从光谱学角度设计微梳系统,使梳状模式与原子钟转换保持一致,并获得足够的信噪比,也是一项挑战。
近日,美国 普渡大学 (Purdue University)Kaiyi Wu, Nathan P. O’Malley等,在Nature Photonics上发文,采用游标Vernier双梳方案,对稳定的 871 nm 超窄线宽连续波激光器进行光分频,使输出频率达到 ~235 MHz。(注:游标Vernier效应是将两个略有不同刻度的标尺或刻线叠加,以提高测量精度,在光学谐振器中,可以用来调节不同谐振器的频率)
该方案可以将超高频(约 100 GHz)载波-包络偏移节拍下移到可以进行探测的频率,同时实现了梳状线置于靠近 871 nm 激光器的位置,这样如果频率翻倍,梳状线就会落在 171Yb+ 的时钟转换附近。
这种光学双梳系统,可集成离子阱,用于未来的芯片级光学原子钟。
Vernier microcombs for integrated optical atomic clocks. 
集成光学原子钟的游标微梳。

图 1:用于光学分频optical frequency division,OFD的游标Vernier双梳方案概览。

图 2:光学光谱。

图 3:微梳稳定。

图 4:射频时钟性能。

文献链接

Wu, K., O’Malley, N.P., Fatema, S. et al. Vernier microcombs for integrated optical atomic clocks. Nat. Photon. (2025). https://doi.org/10.1038/s41566-025-01617-0

本文译自Nature。


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