高精度的重力梯度測量在自主導航、資源勘探、地球物理和基礎物理研究等領域都具有非常重要的意義。近年來,隨著冷原子物理和相關技術的發(fā)展,冷原子干涉技術已廣泛應用于精密物理測量和基礎物理研究�；诶湓痈缮婕夹g的重力梯度儀以μK溫度的原子為操作對象,以激光相位為測量媒體,以原子鐘躍遷為頻率參考,具有很高的理論測量靈敏度并可實現(xiàn)低漂移和自校準,此外它基于全常溫固態(tài)器件,具備工程化的優(yōu)勢,因而受到廣泛關注。本人博士期間的主要工作是開展冷原子干涉儀小型化原理樣機及其應用技術的研究,并將其應用于高精度重力梯度測量。本學位論文詳細介紹了冷原子重力梯度儀的設計、實驗過程和梯度測量的結果,主要工作成果如下:1.研制了部分小型光學器件和控制器件,利用有限元法分析了自制的光學模塊的機械性能。所有的光學器件集成在3個50 cm×44 cm× 10 cm的小型光學模塊和2個小型光纖分束模塊上,初步實現(xiàn)了光學系統(tǒng)和電學系統(tǒng)的集成化。2.完成了小型冷原子水平重力梯度儀原理樣機的研制。該梯度儀由兩個水平相隔大約1 m的冷原子干涉儀組成,在脈沖間隔為T=112.4 ms且采樣率為1.75 Hz的條件下,該系統(tǒng)的測量靈敏度... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 重力加速度和重力梯度的基本概念
    1.2 重力梯度測量的應用
    1.3 高精度重力梯度儀發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 冷原子干涉儀及重力梯度儀簡介
    1.5 博士期間主要工作
2 冷原子干涉儀理論基礎
    2.1 受激拉曼躍遷
    2.2 原子干涉儀的相位演化
    2.3 靈敏度函數(shù)與重力儀的噪聲分析
    2.4 冷原子水平重力梯度儀的相位提取和主要噪聲誤差分析
    2.5 本章小結
3 冷原子水平重力梯度測量的實驗系統(tǒng)
    3.1 物理系統(tǒng)
    3.2 光學系統(tǒng)
    3.3 電學系統(tǒng)
    3.4 控制與信號采集系統(tǒng)
    3.5 本章小結
4 水平重力梯度測量
    4.1 冷原子團的制備
    4.2 原子噴泉
    4.3 初態(tài)制備與末態(tài)探測
    4.4 雙光子受激拉曼躍遷
    4.5 同向拉曼干涉條紋
    4.6 對射拉曼條紋
    4.7 橢圓擬合與阿倫方差
    4.8 噪聲評估與分析
    4.9 本章小結
5 基于淬滅信號的歸一化探測
    5.1 歸一化探測原理
    5.2 干涉初態(tài)的歸一化探測
    5.3 原子干涉條紋相位噪聲的歸一化探測效果
    5.4 本章小結
6 總結
致謝
參考文獻
附錄1 攻讀博士學位期間成果目錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Continuous Dynamic Rotation Measurements Using a Compact Cold Atom Gyroscope[J]. 姚戰(zhàn)偉,魯思濱,李潤兵,王鍇,曹雷,王謹,詹明生.  Chinese Physics Letters. 2016(08)
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博士論文
[1]重力和重力梯度數(shù)據(jù)聯(lián)合反演方法研究[D]. 秦朋波.吉林大學 2016
[2]基于地質(zhì)統(tǒng)計學的重力梯度全張量數(shù)據(jù)三維反演方法研究[D]. 耿美霞.吉林大學 2015
[3]高精度冷原子重力儀噪聲與系統(tǒng)誤差研究[D]. 吳彬.浙江大學 2014
[4]原子干涉重力梯度測量原理性實驗研究[D]. 段小春.華中科技大學 2011
[5]原子干涉重力測量原理性實驗研究[D]. 周敏康.華中科技大學 2011

碩士論文
[1]用于原子重力梯度儀的小型拉曼激光系統(tǒng)的研制[D]. 李大偉.中國科學院研究生院(武漢物理與數(shù)學研究所) 2015



本文編號：3640636