Patrón Primario de Frecuencia de Átomos Fríos, CENAM CsF 1 División de CENAM
Contenido Introducción Trampa Magneto Óptica de Cs Región de Vuelo Sistema Óptico Oscilador Local Conclusiones
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
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 1 10 13 1 10 14
Cavidades más grandes o átomos más lentos? ν 1Hz Incertidumbre 15 1 10 1 10 16
Reloj de Haz Térmico Vs Fuente Atómica Trans sition probablity / a.u. -60-40 -20 0 20 40 60 Frequency offset / Hz
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.
CENAM CsF 1: Trampa Magneto Óptica Caracterización: Número de átomos atrapados P = ΩNrhν
CENAM CsF 1: Trampa Magneto Óptica Caracterización: Número de átomos atrapados
CENAM CsF 1: Trampa Magneto Óptica Caracterización: Número de átomos atrapados
CENAM CsF 1: Trampa Magneto Óptica Caracterización: Número de átomos atrapados
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
CENAM CsF 1: Trampa Magneto Óptica Caracterización: Temperatura Nube Atómica 0.10 Data: Data1_B Model: Gauss Fluo orescencia (UA A) 0.05 0.00-0.05-0.10 Chi^2 = 0.00004 R^2 = 0.98975 y0-0.10475 ±0.00053 xc 0.03598 ±0.00006 w 0.02243 ±0.00015 A 0.00497 ±0.00004 v e 12 cm/s T 80µK -0.15 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 Tiempo (s)
CENAM CsF 1: Trampa Magneto Óptica
CENAM CsF 1: Región de Vuelo Características: Contenedor cilíndrico de cobre (tubo de vuelo) )de 05 0.5 m de longitud y 013 0.13 m de diámetro. Tres cilindros concéntricos de µ metal (blindaje magnético). Dimensiones del cilindro interno 0.34 m de diámetro por 0.656 m de altura Dos cavidades de microondas cilíndricas de cobre. Una bobina de 15 cm de diámetro fuera del tubo de vuelo.
CENAM CsF 1: Región de Vuelo
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
CENAM CsF 1: Sistema Óptico Fuentes de Luz Láser DFB Eagleyard EYP DFB 0852 00150 1500 TOC03 0000 Longitud de onda 852 nm 150 mw de potencia Termistor y TEC incluido
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 2 852 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
CENAM CsF 1: Sistema Óptico Fuentes de Luz: Características espectrales F = 5 251 MHz 6 2 p 3/2 F = 4 201 MHz F = 3 151 MHz F = 2 D 2 852 nm F =4 Láser DFB Láser DBR 6 2 s 1/2 9.2 GHz F = 3
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
CENAM CsF 1: Sistema Óptico Fuentes de Luz: Características espectrales
CENAM CsF 1: Sistema Óptico Fuentes de Luz: Características espectrales
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
CENAM CsF 1: Sistema Óptico Sistema de adquisición de datos
CENAM CsF 1: Sistema Óptico
CENAM CsF 1: Sistema Óptico
CENAM CsF 1: Oscilador Local Osciladores de Zafiro de ultra bajo ruido de fase
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 10 15 o mejor. Transit tion probablity / a.u. -600-400 -200 0 200 400 600 Frequency offset / Hz