紧凑型459 nm铯原子气室光学频率标准，具有 $2.1\times{10}^{-13}/\sqrt{\tau}$ 短期稳定度

我们实现了一种紧凑型光学频率标准，采用调制转移光谱 (MTS) 技术，将扩展腔二极管激光器锁定在 $\phi$ 10 mm $\times$ 50 mm 玻璃气室中热 $^{133}$Cs 原子的 459 nm 6S$_{1/2}$ - 7P$_{1/2}$ 跃迁线上。该激光器的自评估频率稳定度为 $1.4\times{10}^{-14}/\sqrt{\tau}$。通过外差测量，我们验证了 MTS 锁定的线宽压窄效应，并测量了锁定激光的频率稳定度。经 MTS 稳频后，每台激光器的线宽从自由运行的 69.6 kHz 减小到 10.3 kHz，压窄因子为 6.75。通过拍频检测测得的每台 MTS 稳频激光器的 Allan 偏差为 $2.1\times{10}^{-13}/\sqrt{\tau}$。此外，我们基于外差测量测得了 7P$_{1/2}$ 能级的超精细结构，并计算出 Cs 7P$_{1/2}$ 能级的磁偶极常数 $A$ 为 94.38(6) MHz，与之前的测量结果吻合良好。这种紧凑型光学频率标准也可用于其他需要高稳定度激光的应用，如激光干涉测量、激光冷却、大地测量学等。