利用集成光子系统将$^{88}$Sr激光冷却至微开尔文温度

我们报告了使用集成光子器件在微开尔文温度下产生 88-锶（$^{88}$Sr）原子磁光阱（MOT）的实验。借助集成在熔融石英基板上的超构表面光学元件，我们在蓝色宽谱线（461 nm）和红色窄谱线（689 nm）的 Sr 冷却跃迁上，无需体光学器件即可生成六光束、圆偏振、反向传播的 MOT。通过使用发散光束配置，我们在捕获位置创建了直径达 10 mm 的 MOT 光束。为了实现冷却激光器的频率稳定和线宽压窄，我们使用光纤封装的集成非线性波导对频率梳进行光谱展宽。波导的超相干超连续谱覆盖 650 nm 至 2500 nm，实现了冷却激光器对赫兹级线宽的相位锁定。我们的工作突出了利用光子器件简化光晶格钟超冷 88Sr 气体制备的可能性。通过实施控制 MOT 激光器和四极磁场梯度的时序序列，我们直接从热束中收集原子进入蓝色 MOT，并通过动态失谐和强度控制连续冷却进入红色 MOT。在那里，红色 MOT 的温度低至 $2~{\mu}$K，总转移效率高达 16%。我们表征了该序列，包括具有调制失谐的中间红色 MOT。我们的实验证明了一个集成光子系统能够将碱土金属气体冷却至微开尔文温度，并具有足够的转移效率，可应用于可扩展光钟和量子传感器。