Patrón Primario de Frecuencia

Transcripción

1 Patrón Primario de Frecuencia de Átomos Fríos, CENAM CsF 1 División de CENAM

2 Contenido Introducción Trampa Magneto Óptica de Cs Región de Vuelo Sistema Óptico Oscilador Local Conclusiones

3 Introducción Reloj atómico de haz térmico con bombeo óptico No a escala F = 5 F = 4 F = 3 F = 2 Oscilador local Lazo de amarre FREQUENCY k B T F = 4 F = 3 GAIN Cavidad de microondas Horno de Cesio Láser de bombeo Láser de detección

4 Limitaciones de un Patrón Primario de Frecuencia El principio de incertidumbre de Heisenberg E t h 2 E = hν ν 100 Hz Incertidumbre en la reproducción del segundo

5 Cavidades más grandes o átomos más lentos? ν 1Hz Incertidumbre

6 Reloj de Haz Térmico Vs Fuente Atómica Trans sition probablity / a.u Frequency offset / Hz

7 CENAM CsF 1: Trampa Magneto Óptica Características: Esfera de 15 cm de diámetro de acero inoxidable de 12 puertos. Ventanas con cubierta antirreflejante, transmisión mayor a 99 % para 852 nm. Dos bobina en configuración anti Helmholtz, 15 cm de radio, 2 A.

8 CENAM CsF 1: Trampa Magneto Óptica Caracterización: Número de átomos atrapados P = ΩNrhν

9 CENAM CsF 1: Trampa Magneto Óptica Caracterización: Número de átomos atrapados

10 CENAM CsF 1: Trampa Magneto Óptica Caracterización: Número de átomos atrapados

11 CENAM CsF 1: Trampa Magneto Óptica Caracterización: Número de átomos atrapados

12 CENAM CsF 1: Trampa Magneto Óptica Caracterización: Temperatura Nube Atómica D i 1 mv 2 v e = 2 3 e = k 2 B D f D i t v T Láseres de enfriamiento Detector D f Láser de detección Señal de fluorescencia

13 CENAM CsF 1: Trampa Magneto Óptica Caracterización: Temperatura Nube Atómica 0.10 Data: Data1_B Model: Gauss Fluo orescencia (UA A) Chi^2 = R^2 = y ± xc ± w ± A ± v e 12 cm/s T 80µK Tiempo (s)

14 CENAM CsF 1: Trampa Magneto Óptica

15 CENAM CsF 1: Región de Vuelo Características: Contenedor cilíndrico de cobre (tubo de vuelo) )de m de longitud y m de diámetro. Tres cilindros concéntricos de µ metal (blindaje magnético). Dimensiones del cilindro interno 0.34 m de diámetro por m de altura Dos cavidades de microondas cilíndricas de cobre. Una bobina de 15 cm de diámetro fuera del tubo de vuelo.

16 CENAM CsF 1: Región de Vuelo

17 CENAM CsF 1: Región de Vuelo Blindaje magnético Punto de retorno Tubo de vacío y bobina de campo C ~45 cm Cavidad de microondas Cavidad de preparación Región de detección Región de enfrimiento Hacia sistema de vacío 15 cm 15 cm Bobinas anti-helmholtz lt Contenedor de Cs-133

18 CENAM CsF 1: Sistema Óptico Fuentes de Luz Láser DFB Eagleyard EYP DFB TOC Longitud de onda 852 nm 150 mw de potencia Termistor y TEC incluido

19 CENAM CsF 1: Sistema Óptico Fuentes de Luz: Características espectrales Láser DFB F=4 F =5 F=4 F =4 F=4 F =3 6 2 p 3/2 D nm 251 MHz 201 MHz 151 MHz F =5 F = 4 F = 3 F = 2 F = 4 Láser DBR 6 2 s 1/2 9.2 GHz F = 3

20 CENAM CsF 1: Sistema Óptico Fuentes de Luz: Características espectrales F = MHz 6 2 p 3/2 F = MHz F = MHz F = 2 D nm F =4 Láser DFB Láser DBR 6 2 s 1/2 9.2 GHz F = 3

21 CENAM CsF 1: Sistema Óptico Fuentes de Luz: Características espectrales Láser DFB F=4 F =4 Láser DBR F=4 F =4 F=4 F =3 F=4 4 F =5 5 F=4 4 F =3 3 F=4 F =5

22 CENAM CsF 1: Sistema Óptico Fuentes de Luz: Características espectrales

23 CENAM CsF 1: Sistema Óptico Fuentes de Luz: Características espectrales

24 CENAM CsF 1: Sistema Óptico Arreglo óptico láseres de enfriamiento Servo Loop LPF Mixer - + DA 200 khz 90 MHz PD L M λ/4 AOM L PBS λ/2 BS Cs Slave Laser λ/4 M L M BS λ/2 L 84 MHz Cooling Laser OI BS λ/2 PBS L M λ/2 M AOM PBS 84 MHz + δ L L L λ/2 M L AOM λ/2 PBS SF Vertical up SF λ/4 M 84 MHz - δ λ/4 L AOM λ/2 PBS SF Vertical down BS Horizontal Horizontal

25 CENAM CsF 1: Sistema Óptico Sistema de adquisición de datos

26 CENAM CsF 1: Sistema Óptico

27 CENAM CsF 1: Sistema Óptico

28 CENAM CsF 1: Oscilador Local Osciladores de Zafiro de ultra bajo ruido de fase

29 Conclusiones El CENAM CsF 1 se encuentra en las etapas finales de construcción. Se están empezando a realizar las primeras pruebas de post enfriamiento y lanzamiento de la nube atómica. En los próximos meses se espera obtener los primeros espectros de Ramsey. Después del análisis de errores sistemáticos se espera alcanzar una exactitud en la reproducción del segundo del orden de o mejor. Transit tion probablity / a.u Frequency offset / Hz