Experiments involving optical traps often require careful control of the ac Stark shifts induced by strong confining light fields. By carefully balancing light shifts between two atomic states of interest, optical traps at the magic wavelength have been especially effective at suppressing deleterious effects stemming from such shifts. Highlighting the power of this technique, optical clocks today exploit Lamb-Dicke confinement in magic-wavelength optical traps, in some cases realizing shift cancelation at the ten parts per billion level. Theory and empirical measurements can be used at varying levels of precision to determine the magic wavelength where shift cancelation occurs. However, lasers exhibit background spectra from amplified spontaneous emission or other lasing modes that can easily contaminate measurement of the magic wavelength and its reproducibility in other experiments or conditions. Indeed, residual light shifts from laser background have plagued optical lattice clock measurements for years. In this work, we develop a simple theoretical model allowing prediction of light shifts from measured background spectra. We demonstrate good agreement between this model and measurements of the background light shift from an amplified diode laser in a Yb optical lattice clock. Additionally, we model and experimentally characterize the filtering effect of a volume Bragg grating bandpass filter, demonstrating that application of the filter can reduce background light shifts from amplified spontaneous emission well below the ${10}^{-18}$ fractional clock frequency level. This demonstration is corroborated by direct clock comparisons between a filtered amplified diode laser and a filtered titanium:sapphire laser.

中文翻译：

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晶格时钟中背景光偏移的表征和抑制

涉及光阱的实验通常需要仔细控制由强约束光场引起的交流斯塔克频移。通过仔细平衡感兴趣的两个原子态之间的光偏移，魔术波长处的光阱在抑制由此类偏移引起的有害影响方面特别有效。当今，光钟彰显了这项技术的强大功能，它利用Lamb-Dicke限制在魔术波长的光阱中，在某些情况下，实现了十亿分之十的十进位消除。可以在变化的精度级别上使用理论和经验测量来确定发生偏移消除的魔幻波长。然而，激光具有放大的自发发射或其他激光模式产生的背景光谱，这些光谱很容易污染魔术波长的测量及其在其他实验或条件下的再现性。实际上，来自激光背景的残余光偏移困扰了光学晶格时钟测量已有多年。在这项工作中，我们开发了一个简单的理论模型，可以根据测得的背景光谱预测光的偏移。我们证明了该模型与Yb光学晶格时钟中来自放大二极管激光器的背景光偏移的测量之间的良好一致性。此外，我们对体积布拉格光栅带通滤光片的滤波效果进行建模和实验表征，表明该滤光片的应用可以减少背景光的偏移，该背景光偏移远低于放大的自发辐射。来自激光背景的残余光偏移困扰了光学晶格时钟测量已有多年。在这项工作中，我们开发了一个简单的理论模型，可以根据测得的背景光谱预测光的偏移。我们证明了该模型与Yb光学晶格时钟中来自放大二极管激光器的背景光偏移的测量之间的良好一致性。此外，我们对体积布拉格光栅带通滤光片的滤波效果进行建模和实验表征，表明该滤光片的应用可以减少背景光的偏移，该背景光偏移远低于放大的自发辐射。来自激光背景的残余光偏移困扰了光学晶格时钟测量已有多年。在这项工作中，我们开发了一个简单的理论模型，可以根据测得的背景光谱预测光的偏移。我们证明了该模型与Yb光学晶格时钟中来自放大二极管激光器的背景光偏移的测量之间的良好一致性。此外，我们对体积布拉格光栅带通滤光片的滤波效果进行建模和实验表征，表明该滤光片的应用可以减少背景光的偏移，该背景光偏移远低于放大的自发辐射。我们证明了该模型与Yb光学晶格时钟中来自放大二极管激光器的背景光偏移的测量之间的良好一致性。此外，我们对体积布拉格光栅带通滤光片的滤波效果进行建模和实验表征，表明该滤光片的应用可以减少背景光的偏移，该背景光偏移远低于放大的自发辐射。我们证明了该模型与Yb光学晶格时钟中来自放大二极管激光器的背景光偏移的测量之间的良好一致性。此外，我们对体积布拉格光栅带通滤光片的滤波效果进行建模和实验表征，表明该滤光片的应用可以减少背景光的偏移，该背景光偏移远低于放大的自发辐射。${10}^{-\mathrm{18岁}}$小数时钟频率水平。滤波后的放大二极管激光器与滤波后的钛蓝宝石激光器之间的直接时钟比较证实了该演示。