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Symmetric autobalanced Ramsey interrogation for high-performance coherent-population-trapping vapor-cell atomic clock

Authors :
Stéphane Guérandel
Michael Petersen
Grégoire Coget
M. Abdel Hafiz
Claudio E. Calosso
Rodolphe Boudot
E. de Clercq
Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) (FEMTO-ST)
Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Université de Franche-Comté (UFC)
Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM)
Laboratoire national de métrologie et d'essais - Systèmes de Référence Temps-Espace (LNE - SYRTE)
Systèmes de Référence Temps Espace (SYRTE)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Istituto Electrotecnico Nationale Galileo Ferraris (IEN)
AUTRES
Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC)
Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)
Source :
Applied Physics Letters, Applied Physics Letters, American Institute of Physics, 2018, 112 (24), pp.244102. ⟨10.1063/1.5030009⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
AIP Publishing, 2018.

Abstract

International audience; We report a high-performance pulsed coherent population trapping (CPT) Cs cell atomic clock using the implementation of a symmetric auto-balanced Ramsey (SABR) interrogation sequence. The latter method is found to reduce the light-power induced frequency shift by an order of magnitude compared to a previous experiment using a simple auto-balanced Ramsey interrogation. The contribution of this shift to the clock frequency stability is now rejected in the 10−16 range at 104 s averaging time. Additional tricks, including a compensation method to reduce the laser amplitude noise contribution and the generation of novel error signals for local oscillator frequency and phase correction, have been implemented using a FPGA-based digital electronics board in order to improve the clock short-term stability by a of factor 2. The Allan deviation of the SABR-CPT clock, extracted from a selected 3 × 104 s-long dataset, is 2 × 10−13 τ−1∕2 and averages down to the level of 2.5 × 10−15 at 104 s. These results are encouraging to stimulate the development of hot cell CPT-based clocks for industrial, scientific, and instrumentation applications.

Details

ISSN :
10773118 and 00036951
Volume :
112
Database :
OpenAIRE
Journal :
Applied Physics Letters
Accession number :
edsair.doi.dedup.....4f6f59da24441130b2573d8804b46eff
Full Text :
https://doi.org/10.1063/1.5030009