| 引用本文格式: Ma Qian-jin,Li Er-Wei,Liu Guo-Bin. Experimental study on self-driven hybrid atomic spin oscillator [J]. J. At. Mol. Phys., 2025, 42: 044001 (in Chinese) [马千金,李二伟,刘国宾. 自激式混合原子自旋振荡器的实验研究 [J]. 原子与分子物理学报, 2025, 42(4): 044001] |
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| 自激式混合原子自旋振荡器的实验研究 |
| Experimental study on self-driven hybrid atomic spin oscillator |
| 摘要点击 270 全文点击 177 投稿时间：2023-10-08 修订日期：2023-10-16 |
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| DOI编号
10.19855/j.1000-0364.2025.044001 |
| 中文关键词
原子自旋振荡器 频移 增益 相位 |
| 英文关键词
Atomic spin oscillator Frequency shift Gain Phase |
| 基金项目
中国科学院百人计划基金 |
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| 中文摘要
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| 基于碱金属-惰性气体混合自旋体系的原子共磁力计被广泛应用于寻找新相互作用、暗物质粒子等基础物理研究，以及惯性导航与生物磁探测等现实应用领域. 基于Rb-Xe原子共磁力计，我们实现了一种自激式的混合原子自旋振荡器. 其原理是在z轴方向上使用圆偏振光将碱金属原子极化，碱金属与惰性气体原子在高温下发生碰撞，进而将惰性气体的核自旋极化. 当外磁场存在时，核自旋磁矩将在磁力矩的作用下以拉莫尔频率绕外磁场进动. 在x方向上使用线偏振光进行探测，可得到原子自旋振荡信号，通过将光检信号放大、滤波、移相再施加到横向激励磁场线圈上，产生的交变磁场同步驱动核自旋进动，实现闭环自激的原子自旋无衰减振荡信号. 本文从实验角度研究了该自旋振荡器的开环频率响应特性，及闭环状态下的自旋振荡频率移动随增益、相位参数变化的关系. 实验结果与前期理论预期基本符合，并为提高该振荡器的频率稳定性提供重要参考. |
| 英文摘要
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| Atomic comagnetometers based on alkali-metal-noble gas hybrid spin system are widely used for both fundamental and practical applications, such as the search for new interactions or axion-like particles, as well as practical applications such as inertial-navigation and biomagnetism detection. Based on the Rb-Xe atomic comagnetometer,a self-driven hybrid atomic spin oscillator is realized. Here we experimentally study the open-loop frequency response characteristics of the oscillator and the relations between the oscillation frequency shift and the gain and phase parameters in the closed-loop state, which provides important reference for improving the frequency stability of the oscillator. |
