双圆偏振光束场中相干布居囚禁原子钟的光移抑制

最先进的微型原子钟（MACs）基于碱金属原子蒸气（Rb 或 Cs）中的相干布居囚禁（CPT）现象。提高时钟的频率稳定性是一个紧迫问题，这将使许多应用领域取得显著进展。在此，我们研究了一种由两个双色光束组成的光场构型，其圆偏振手性相反。这些光束与 Cs D$_1$ 线（$\lambda$$\approx$$895$ nm）中的光学跃迁共振。该构型已因观察到比标准单光束方案对比度更高的 CPT 共振而为人所知。然而，与以往研究不同，我们采用了一种具有两个独立泵浦与探测光束的方案，其中探测光束透射被分别监测。实验在充有缓冲气体的 $5$$\times$$5$$\times$$5$ mm$^3$ 蒸气室中进行。结果表明，共振线形呈现出不对称性，该不对称性可由光束间的微波（拉曼）相位有效调控。作为概念验证，我们研究了这种不对称性如何有助于显著减轻 ac Stark（光）移对 CPT 时钟长期频率稳定性的影响。实验验证分别使用分布布拉格反射（DBR）激光器和垂直腔面发射激光器（VCSEL）完成。后者对开发 MACs 尤为重要。实验结果与基于原子能级双 $\Lambda$ 方案的解析理论在定性上一致。