Construction of an Optically Pumped Cesium Atomic Clock

광펌핑 세슘원자시계의 구성

We designed and constructed the Cs beam tube which consists of a Ramsey cavity, four C-field rods, fluorescence detecting systems, and etc. for developing an optically pumped Cs atomic clock. A semiconductor laser was used for optical pumping and probing in the Cs beam. We observed Ramsey resonance signal by detecting the fluorescence signal in the probing region as the microwave frequency injected into the Ramsey cavity was scanned near 9192.6 MHz which corresponds to the "clock transition" of Cs atoms. We found that the linewidth of the Ramsey signal was 200 Hz, the magnetic field intensity was $8.61\muT$ when the current of 0.8A flowed in the C-field rods, and the second order Zeeman shift by the magnetic field was 3.17 Hz.s 3.17 Hz.

반도체 레이저로써 세슘원자의 상태를 선택하는 방식인 광펌핑 세슘원자시계를 개발하기 위해 Ramsey공진기, 정자장 형성전극, 형광 측정장치 등을 설계, 제작하였으며, 세슘원자빔 튜브를 구성하였다. 세슘원자빔 튜브의 Ramsey 공진기로 주입되는 마이크로파를 시계전이 주파수인 9192.6MHz 부근에서 주사시킬때 검출용 레이저에 의해 발생하는 형광을 측정함으로써 원자시계에서 기준 주파수로 사용되는 Ramsey 신호를 관측하였다. Ramsey 신호의 선폭은 200Hz이었고, 정자장의 세기는 정자장 형성전극에 전류가 0.8A가 흐를때 $8.61\muT$이었으며, 이 자장에 의해 시계전이 주파수는 약3.17Hz만큼 주파수가 높은 쪽으로 편이되었음을 알았다.