相干布局囚禁(CPT)在激光光谱、亚反冲激光冷却、光通信、微型原子钟等方面有着很多应用。CPT原子钟是一种全光技术,易于实现小型化(小于100 cm3)和低功耗(远小于1 W)。当前CPT原子钟1s频率不稳定度Allan偏差达到10-11量级,24 h频率不稳定度达到10-12量级。进一步提高原子钟频率稳定度(减少Allan偏差)有助于相关应用领域的发展。原子钟短期不稳定度和光谱信噪比呈反比,人们已经提出很多方案来提高CPT共振信噪比,可以分为连续光和脉冲光两种。在这些新方案中,连续光σ+σ-激光配置方案更加适用于微型原子钟。因为该配置方案在高压缓冲气体池中工作更好而且只需要少量的光学元件。然而,为了获得优异的信噪比,σ+σ-配置需要更大的激光强度。额外的功率展宽效应使得该方案并没有显著优于传统激光配置方案。
2024年3月23日,俄罗斯科学院西伯利亚分院激光物理研究所M. N. Skvortsov小组在《物理评论·应用》期刊发表了题为“Light shift mitigation in microcell-based coherent-population-trapping atomic clocks in the field of two circularly polarized light beams”的文章。作者证明了σ+σ-配置除了可以增加光谱信噪比,而且可以抑制CPT原子钟的光频移。区别于早先研究对探测和泵浦光总吸收的分析,作者仅仅考虑检测探测光束的透射率。同时,σ+和σ-两个光束在实验中实现分别独立调控。实验证明共振线型的非对称性可以通过光束间的Raman相位这一唯一参数进行控制,能够用于消除光和微波功率波动对误差信号造成的影响。该工作将推动σ+σ-配置方案用于改进下一代CPT原子钟的长期频率稳定度。