上海光机所知识创新工程工作简报

（第二一五期）

2008年6月20日

　　量子光学实验室积分球小组利用国产的高反射率陶瓷积分球（反射率98%），首次在国内实现了积分球冷却气体原子。积分球冷却方法是上海光机所王育竹在1979年成都“光频标方案论证会”上提出的激光冷却气体原子的原创新思想，曾在原子束中观察到冷却现象，但长期未能获得积分球内的冷却结果。经多年的努力终于在今年二月获得了积分球冷却气体原子的结果。把冷却光通过多模光纤导入积分球内，获得了原子数达到10⁹的冷原子，比通常的光学粘胶冷却大两个数量级。我们测量了积分球冷原子的吸收谱，如下图所示，研究了积分球冷原子对弱探测光的瞬间响应，观察到了冷原子在积分球内的激发、扩散以及自由下落过程。这是我们在全光激光冷却原子方面取得的重要进展，是实现积分球原子钟的关键一步。

积分球冷却的优点首先在于它是全光冷却，没有磁光阱捕获冷原子需要的大磁场，所以功耗低；其次，相比光学粘胶而言，积分球冷却可以捕获更宽速度范围内的原子，冷却效率高；所以积分球冷却超冷原子源是空间原子钟理想的选择。另外，积分球冷却不受积分球几何形状的限制，而且还可以把积分球同时作为微波腔，它有体积小、重量轻、结构简单等优点，所以可以把积分球原子钟制成星上原子钟，提高原子钟的准确度和稳定度，应用于导航定位系统，因此，积分球原子钟有很大的应用前景。

（量子光学重点实验室供稿）