發(fā)布時間：2021-04-18 01:56

　　重力儀在地球物理學(xué)、測地學(xué)和計量學(xué)及慣性導(dǎo)航等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)的落體角錐式激光干涉絕對重力儀,冷原子重力儀具有靈敏度高、自校正、可長期連續(xù)觀測、無機械磨損和維護成本低等優(yōu)勢。然而,冷原子重力儀的實驗裝置和操作復(fù)雜,如何滿足小型化與準確性的要求是其發(fā)展應(yīng)用的一個重難點�；诖�,本文主要研究以⁸⁵Rb原子作為測試質(zhì)量的可搬運高精度冷原子絕對重力儀（命名為WAG-H5-1）。通過磁光阱囚禁原子,再經(jīng)過偏振梯度冷卻、上拋、選態(tài)和拉曼干涉、探測等過程完成干涉儀對重力加速度的測量,典型實驗參數(shù)下其干涉儀相位對重力的靈敏度為0.16μGal/mrad（1μGal=10 nm/s²）。主要研究成果如下:（1）為了滿足儀器的可搬運性,實現(xiàn)了該重力儀的初步集成化,主要包括:緊湊的鈦超高真空系統(tǒng)、小型化光學(xué)系統(tǒng)和自主集成化電路驅(qū)動系統(tǒng)。該重力儀系統(tǒng)的總體積為1.8 m³,可分為四個集裝箱單獨運輸。經(jīng)過長時間高振動的公路運輸測試,該系統(tǒng)仍可以正常穩(wěn)定地工作。為了滿足高精度需求,通過高性能的主動隔振、磁屏蔽、歸一化探測等關(guān)鍵技術(shù),使... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

大地水準面重力異常圖[6]

華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文15如圖2-1所示，考慮一個包含三個能級的躍遷過程。其中，兩個基態(tài)超精細能級分別為|g>和|e>，兩束激光將這兩個能級耦合到中間態(tài)|i>上。這兩束光的表示可以將(2.16)改為11112222E=Ecos(krt+)+Ecos(krt+)(2.22)圖2-1三能級系統(tǒng)雙光子躍遷示意圖Figure2-1Two-photontransitioninthethree-levelsystem.此時，三能級系統(tǒng)的哈密頓量可以寫為()22eggH=ee+gg+iiV+pm(2.23)處于基態(tài)的原子|g,p>可以吸收一個光子到中間態(tài)|i,p+k1>，再通過受激輻射一個光子，最終躍遷到|e,p+k1-k2>態(tài)上。令有效波矢為keff=k1-k2，則失諧量δ可以由(2.21)修改為()21212effeff2eg=m+mpkk(2.24)注意到，在雙光子受激拉曼躍遷中，反沖動量為keff，若兩束光波矢方向相反，則keff=k1-k2≈2k1，反沖動量為單光子躍遷的兩倍，如圖2-2所示。對于兩個超精細結(jié)構(gòu)基態(tài)能級之間的躍遷來說，因為單光子躍遷的頻率為109Hz量級（超精細能級分裂間距），而雙光子受激拉曼躍遷的頻率則可達到1014Hz量級，所以實際上雙光子躍遷的動量轉(zhuǎn)移約是單光子躍遷的105倍，因而在利用原子干涉儀進行慣性測量方面的優(yōu)勢是巨大的。在受激拉曼躍遷過程中，經(jīng)過時間τ，原子的躍遷概率分別為

華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文1612120effi()i221200i()eff0()()cosisin22()-isin2acacegacRReeRtRgRcteectcte+++=++(2.25)12120effi()i22i()eff00120()()-isin2()cos-isin22acacegtRgeRacRRgRcteectect+++=+(2.26)其中()()224,4acaceegg==(2.27)11()gig==(2.28)21,eg=idEe=idEg(2.29)()()eff12iieff2egee==(2.30)acacaceg=(2.31)()22eff12acR=+(2.32)cg和ce分別為處于|g,p>和|e,p+keff>態(tài)的幾率幅。圖2-2雙光子躍遷的動量轉(zhuǎn)移。Figure2-2Momentumtransferintwo-photontransitions.當δ12-δac遠小于ΩR時，分別作用π/2脈沖（τ=π/(2ΩR)）和脈沖（τ=π/ΩR），可以由(2.25)和(2.26)得到其處于兩個態(tài)的幾率幅為120eff12i(-)i()220002()()()22actggectctctee++=+(2.33)


本文編號：3144566