海上浮标新型原子钟磁光阱数值模拟和参数优化

摘要

为了实现长时间实时采集并实时传输特定海域的海洋环境噪声、温度和深度等信息,需要提高浮标电子舱中原子钟自主守时的能力。本文基于蒙特卡洛方法对纵向冷却与推射分离的二维磁光阱(two-dimensinal magneto-optical trap with hollow cooling and pushing,2D-HP MOT)产生冷铯原子束的过程进行数值模拟。选取1×10^(8)个均匀分布且速度满足麦克斯韦-玻尔兹曼分布的原子,利用龙格-库塔法求解铯原子的运动方程,得到原子束通量和磁光阱系统各项参数的关系。对磁场梯度、蒸气压、横向冷却光、中空光的相关参数进行优化。模拟结果显示优化后的原子束通量达到3.1×10^(11)个/s。该方法能够方便快捷地优化2D-HP MOT系统的参数,为新型浮标的工程化设计提供理论指导。