调控双色双光子铷频率标准的稳定性

铷双光子频率标准正成为具有卓越稳定性的紧凑、耐用器件的有力竞争者。迄今为止，该领域一直专注于单色激发。在这里，我们展示了基于铷-87的$5S_{1/2}\,{\rightarrow}\,5D_{5/2}$跃迁，利用780 nm和776 nm驱动场的双色激发双光子光学频率标准的关键优势。我们表明，利用$5P_{3/2}$中间态来共振增强跃迁，我们首次能够达到与铷单色双光子频率标准相当的频率稳定性，特别是所需光功率和铷蒸气密度均降低了约十倍。优化相对于$5P_{3/2}$中间态的失谐以及驱动激光器的光功率，对频率稳定性有显著影响，实现了迄今为止任何双光子铷频率标准的最佳短期稳定性，在$\tau$ = 1 s时达到$6{\times}10^{-14}$。我们通过使用集成光纤频率梳完全自参考该频率标准，同时稳定780 nm激光器相对于$5P_{3/2}$中间态的失谐，并产生频率稳定的微波输出，证明了这种性能水平与紧凑几何结构兼容。全面的噪声表征支撑了我们对这种双色频率标准的观测，解释了测得的稳定性，表明该频率标准最初受散粒噪声限制，随后在长期内受光移限制。这项工作代表了向基于这种双色激发方法的低尺寸、重量和功率频率标准迈出的重要一步。