【摘 要】
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光晶格钟是当前计量科学研究中的热点。汞原子由于具有钟频跃迁受黑体辐射频移影响较小，核电荷数大，质量大等特点，成为下一代光晶格钟的热门候选。要实现汞原子光晶格钟，首先要利
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光晶格钟是当前计量科学研究中的热点。汞原子由于具有钟频跃迁受黑体辐射频移影响较小，核电荷数大，质量大等特点，成为下一代光晶格钟的热门候选。要实现汞原子光晶格钟，首先要利用1 S0-3 P1跃迁在磁光阱中对汞原子进行激光冷却和囚禁。提高磁光阱装载率，可以增加光晶格中的冷原子数目，从而降低量子投影噪声极限，提高光晶格钟性能。作者在攻读硕士学位期间从理论计算和实验测量两个方面，研究了三维磁光阱和二维磁光阱中的原子运动，来提高磁光阱装载率。 首先，计算了单腔磁光阱中汞原子感受到的光的散射力，分析了原子的一维运动规律，获得了特定参数下的磁光阱的最大俘获速率。在一维计算的基础上，使用随机数方法计算了三维磁光阱中的装载率。由于装载率和磁光阱中冷原子数目成正比，可以用实验测量结果和理论计算进行比较。通过已有实验系统上的测量，校准了磁光阱真空腔中的汞原子背景蒸汽压，并测量了稳态原子数。通过理论计算和实验测量探索了冷却激光的光强、冷却激光失谐量和磁光阱的磁场梯度对于稳态原子数的影响，获得了汞原子激光冷却最佳参数。计算结果和实验数据基本符合。 其次，通过二维磁光阱来产生高强度冷原子束流，降低了磁光阱区域的背景真空度，也可以进一步提高磁光阱的装载率。作者分析了不同方案的二维磁光阱的特点，建立了二维磁光阱的理论模型。计算了二维磁光阱的束流强度，以及相关参数对二维磁光阱性能的影响。 这些计算结果和实验测量，为进一步提高汞原子光晶格钟的装载率，从而提升汞原子光晶格钟的性能，提供了重要的科学依据。对汞原子光晶格钟的研究，具有重要的应用价值。
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