Оптические стандарты частоты нового поколения
на холодных атомах
В. Г. Пальчиков
ФГУП "ВНИИФТРИ", п. Менделеево, Московская обл.
Аннотация:
В работе рассмотрены теоретические аспекты штарковской спектроскопии холодных
щелочноземельных атомов на трехмерной оптической решетке, связанные с
разработкой ультрастабильных оптических стандартов частоты нового поколения.
Основное внимание уделено дисперсионным и поляризационным свойствам светового
сдвига частоты в этих атомах, зависящим от мощности, частоты и поляризации
лазерных источников, формирующих оптическую решетку. Детально рассмотрен
режим "выключенного светового сдвига", при котором происходит взаимная
компенсация динамических штарковских поправок второго порядка на запрещенных
часовых переходах 3Ρ0 – 1S0 и
3Ρ1 – 1S0. Рассчитаны длины волн лазерных источников,
соответствующие данному режиму ("магические" длины волн). Для атомов
стронция вычислены динамические восприимчивости четвертого порядка по
внешнему полю (гиперполяризуемости) и оценен вклад мультипольных
поправок высшего порядка к динамическим поляризуемостям 3Ρ0 и 1S0 -уровней.
Ключевые слова:
радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами, штарковская
спектроскопия, холодные щелочноземельные атомы, трехмерная оптическая
решетка, ультрастабильные оптические стандарты частоты, дисперсионные
свойства, поляризационные свойства, световой сдвиг частоты, режим
"выключенного светового сдвига", компенсация динамических штарковских
поправок, запрещенные часовые переходы, "магические" длины волн,
атомы стронция, динамические восприимчивости четвертого порядка
по внешнему
полю (гиперполяризуемость), мультипольные поправки высшего порядка.
New Generation Optical Frequency Standards on Cold Atoms
V. G. Pal'chikov
Abstract:
In connection with designing and engineering of the new generation for
ultrastable optical frequency standards, some theoretical aspects of
the Stark spectroscopy for cold alkaline-earth atoms in a 3D-optical l
attice are considered. In this paper the main attention has been paid
to the polarization and dispersion properties of these atoms, depending
on power, frequency and polarization of the trapping laser sources.
A "light shift cancellation regime" is analyzed, in which the second order
dynamic polarizabilities of the upper and lower levels become equal
to each other for the forbidden "clock" transitions 3Ρ0−
1S0 and 3Ρ1−
1S0.
The laser wavelengths for this regime ("magic" wavelengths) have been
determined. In the particular case of Sr atoms we have calculated the
values for the 4th-order dynamic susceptibilities (hyperpolarizabilities),
as well as the higher-order multipolarity contributions to the dynamic
polarizabilities of the 3Ρ - and 1S -levels.