銫原子6S1/2-6D3/2超精細躍遷絕對頻率與超精細結構

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陳亭儒(CHEN, TING-JU) 查詢紙本館藏

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物理學系

論文名稱

銫原子6S1/2-6D3/2超精細躍遷絕對頻率與超精細結構
(Cesium 6S1/2-6D3/2 hyperfine transitions : absolute frequency and hyperfine structure)

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摘要(中)

我們建立了一套885 nm穩頻雷射系統，藉由電光調製器將一外腔式半導體雷射頻率鎖在銫原子6S1/2-6D3/2的交叉譜線躍遷上，穩定度在200秒平均時間為10-12 (受限於銫原子鐘的穩定度)。我們使用偏頻鎖頻技術控制另外一台外腔式半導體雷射，透過Doppler free雙光子躍遷光譜測量銫原子6S1/2-6D3/2的躍遷頻率。經過對light shift以及磁場的修正，推得超精細常數為A=16.3351(8) MHz B=-0.092(9) MHz C=0.0029(4) MHz。除此之外，考慮了殘餘氣體對銫原子能階可能的影響，我們在真空系統中量測銫原子6S1/2-6D3/2¬躍遷的絕對頻率，其值分別為6S1/2 F=4 - 6D3/2 F=5: 338 595 897 162 (51) kHz 以及6S1/2 F=3 - 6D3/2 F=5: 338 600 493 491 (15) kHz

摘要(英)

We developed an 885-nm frequency stabilized laser system locked via Cesium 6S1/2-6D3/2 crossover-line transition with electro-optical modulator. The stability of laser frequency is 10-12 at 200-seconds average time. We offset locked a slave laser to probe the hyperfine structure of Cesium 6D3/2 via the Doppler free two-photon transition spectra. After extrapolating the light shift and the Zeeman shift, the Cesium 6D3/2 coupling constants A and B and C are determined as A=16.3351(8) MHz; B=-0.092(9) MHz; C=0.0029(4) MHz, which is the first time to our knowledge pushing the spectral resolution to C constant in this transition.
Besides, to avoid any collision shift by alien gas, we performed the absolute frequency measurement of 6S1/26D3/2 transition with a cesium cell whose vacuum was always kept at 10-10 by an ion pump. We obtained the value of 338 595 897 162 (51) kHz for 6S1/2 F=4 - 6D3/2 F=5 and 338 600 493 491 (15) kHz for 6S1/2 F=3 - 6D3/2 F=5 respectively.

關鍵字(中)

★ 銫原子
★ 6S-6D
★ 超精細結構
★ 雙光子躍遷

關鍵字(英)

★ Cesium
★ 6S-6D
★ hyperfine structure
★ two-photon transition

論文目次

目錄
摘要.............................................Ⅰ
目錄............................................Ⅱ
圖目錄......................................... Ⅳ
表目錄..........................................Ⅵ
第一章研究動機與歷史背景........................1
1.1 研究動機.................................1
1.2 銫原子6S-6D的相關實驗.....................2
第二章基本理論.................................5
2.1 超精細結構...............................5
2.2 銫原子6S-6D雙光子躍遷.....................7
2.3 雙光子躍遷...............................8
2.4 Doppler-free 雙光子光譜..................9
2.5 Zeeman effect...........................12
第三章實驗架設.................................15
3.1 穩頻雷射系統.............................16
3.2 掃頻雷射系統.............................20
3.3 偏頻鎖相.................................21
第四章實驗結果.................................24
4.1 雷射穩頻與偏頻鎖相穩定度探討...............24
4.2 6S-6D超精細結構之量測及誤差討論...........30
4.3 銫原子6D3/2超精細耦合常數.................40
4.4 絕對頻率量測之量測........................41
4.5 結論.....................................44
參考文獻.........................................45
附錄.............................................46
附錄一免除螢光干擾後的頻率偏移測量...............................................46
附錄二頻率偏移的測量.............................48

參考文獻

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[13] D. A. Steck , "Cesium D Line Data", http://steck.us/alkalidata/ (2002).
[14] 曾楊富105年科技部結案報告

指導教授

鄭王曜(Cheng, Wang-Yau)

審核日期

2017-7-21

推文