基于相干布居俘获的量子频率标准中磁场感应频移的抑制

我们研究了基于$^{87}$Rb蒸气中相干布居俘获（CPT）的微波量子频率标准（原子钟）中钟“0-0”跃迁的磁场感应频移（MFS）。为扫描CPT共振并形成误差信号，采用了类似于光学频率范围内Pound-Drever-Hall（PDH）技术的方法，其中调制频率（$f_m$）显著超过共振线宽（FWHM）。实验表明，与低频调制（$f_m$$\,\ll\,$FWHM）的传统方法相比，该技术在控制蒸气室中钟跃迁频率对磁场变化的灵敏度方面提供了出色的能力。具体而言，PDH技术提供了由螺线管产生的偏置磁场的几个最优值，在这些值下，“0-0”跃迁频率对外部磁场的微小变化表现出极低的灵敏度。此外，这些磁场值可以通过改变$f_m$轻松调整，这对于优化原子钟的工作状态具有重要意义。实验结果表明，通过使用PDH技术，MFS对钟跃迁的影响可以被抑制到$\approx\,$$3.2$$\,\times\,$$10^{-13}$$\delta B^2$ mG$^{-2}$。这些发现既可用于放宽最先进的基于CPT的微型原子钟（MAC）中对磁场屏蔽的严格要求，也可用于构建具有优于$10^{-12}$长期频率稳定性的新一代此类时钟。