原子干涉重力測量系統(tǒng)激光頻率溯源研究
發(fā)布時間:2021-04-06 23:18
原子干涉重力測量系統(tǒng)的激光頻率需要精確測量。采用1560nm激光,其頻率鎖定在飛秒光梳的梳齒頻率上,經(jīng)過光纖傳遞至銣原子干涉重力測量系統(tǒng)端,通過倍頻產(chǎn)生780nm與待測激光拍頻,實現(xiàn)激光頻率測量。該方案可以實現(xiàn)遠距離測量激光頻率,具有更高的信噪比,通過北斗伺服銣鐘作為頻率參考,激光頻率測量擴展不確定度達到1.3×10-12(k=2),完全滿足原子干涉重力測量系統(tǒng)的需求。
【文章來源】:計量科學與技術(shù). 2020,(11)
【文章頁數(shù)】:5 頁
【部分圖文】:
NIM-AGRb型原子干涉重力測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
利用原子干涉條紋,可以實現(xiàn)重力加速度的測量。NIM-AGRb型原子干涉重力測量系統(tǒng)的測量靈敏度如圖2所示,黑色數(shù)據(jù)點為不同積分時間的阿倫標準差,紅線為擬合直線,擬合結(jié)果為靈敏度達到30μGal·Hz-1/2,測量分辨率達到0.2μGal@10000s(積分時間為10000s)。影響原子干涉重力測量系統(tǒng)準確度的因素包括拉曼激光的交流Stark頻移、二階塞曼效應(yīng)、拉曼激光的頻率、垂直度、拉曼激光波前畸變效應(yīng)、科里奧利力效應(yīng)、重力梯度、自引力效應(yīng)等。其中,拉曼激光的頻率是必須精確測量的一項,根據(jù)理論公式,頻率與標稱頻率偏差0.4MHz,引起重力加速度偏移達到1μGal。
激光頻率測量方案如圖3所示,采用一臺波長為1560nm激光器,其輸出激光經(jīng)過聲光調(diào)制器(AOM)后與飛秒光梳激光合束拍頻,拍頻信號經(jīng)過穩(wěn)頻模塊處理后反饋回激光器和聲光調(diào)制器控制端口,實現(xiàn)1560nm激光頻率鎖定在飛秒光梳梳齒頻率上。鎖頻后1560nm激光經(jīng)過光纖功率放大裝置,功率可以達到1W以上,再通過耦合器和光纖傳遞到達遠端。在遠端處,光纖輸出的高功率1560nm激光經(jīng)過倍頻晶體后,可以輸出波長為780nm的倍頻激光,該倍頻光與原子干涉重力測量系統(tǒng)待測的780nm激光進行合束拍頻,通過頻率計數(shù)器記錄差頻信號,可以實現(xiàn)頻率測量。飛秒光梳的重復(fù)頻率和初始頻率鎖定在北斗信號伺服的銣鐘上,因此,可實現(xiàn)原子干涉重力測量系統(tǒng)激光頻率的溯源。2 實驗研究
【參考文獻】:
期刊論文
[1]87Rb原子干涉絕對重力儀激光系統(tǒng)設(shè)計[J]. 趙陽,王少凱,莊偉,房芳,李天初. 激光與光電子學進展. 2015(09)
[2]長時間精密鎖定的摻Er光纖飛秒光學頻率梳[J]. 曹士英,孟飛,林百科,方占軍,李天初. 物理學報. 2012(13)
[3]1560nm連續(xù)光半導(dǎo)體激光器經(jīng)PPLN倍頻及經(jīng)銣吸收光譜穩(wěn)頻[J]. 楊建峰,楊保東,高靜,張?zhí)觳?王軍民. 量子光學學報. 2010(01)
[4]飛秒光梳和碘穩(wěn)頻532nm Nd∶YAG激光頻率的測量[J]. 方占軍,王強,王民明,孟飛,林百科,李天初. 物理學報. 2007(10)
本文編號:3122335
【文章來源】:計量科學與技術(shù). 2020,(11)
【文章頁數(shù)】:5 頁
【部分圖文】:
NIM-AGRb型原子干涉重力測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
利用原子干涉條紋,可以實現(xiàn)重力加速度的測量。NIM-AGRb型原子干涉重力測量系統(tǒng)的測量靈敏度如圖2所示,黑色數(shù)據(jù)點為不同積分時間的阿倫標準差,紅線為擬合直線,擬合結(jié)果為靈敏度達到30μGal·Hz-1/2,測量分辨率達到0.2μGal@10000s(積分時間為10000s)。影響原子干涉重力測量系統(tǒng)準確度的因素包括拉曼激光的交流Stark頻移、二階塞曼效應(yīng)、拉曼激光的頻率、垂直度、拉曼激光波前畸變效應(yīng)、科里奧利力效應(yīng)、重力梯度、自引力效應(yīng)等。其中,拉曼激光的頻率是必須精確測量的一項,根據(jù)理論公式,頻率與標稱頻率偏差0.4MHz,引起重力加速度偏移達到1μGal。
激光頻率測量方案如圖3所示,采用一臺波長為1560nm激光器,其輸出激光經(jīng)過聲光調(diào)制器(AOM)后與飛秒光梳激光合束拍頻,拍頻信號經(jīng)過穩(wěn)頻模塊處理后反饋回激光器和聲光調(diào)制器控制端口,實現(xiàn)1560nm激光頻率鎖定在飛秒光梳梳齒頻率上。鎖頻后1560nm激光經(jīng)過光纖功率放大裝置,功率可以達到1W以上,再通過耦合器和光纖傳遞到達遠端。在遠端處,光纖輸出的高功率1560nm激光經(jīng)過倍頻晶體后,可以輸出波長為780nm的倍頻激光,該倍頻光與原子干涉重力測量系統(tǒng)待測的780nm激光進行合束拍頻,通過頻率計數(shù)器記錄差頻信號,可以實現(xiàn)頻率測量。飛秒光梳的重復(fù)頻率和初始頻率鎖定在北斗信號伺服的銣鐘上,因此,可實現(xiàn)原子干涉重力測量系統(tǒng)激光頻率的溯源。2 實驗研究
【參考文獻】:
期刊論文
[1]87Rb原子干涉絕對重力儀激光系統(tǒng)設(shè)計[J]. 趙陽,王少凱,莊偉,房芳,李天初. 激光與光電子學進展. 2015(09)
[2]長時間精密鎖定的摻Er光纖飛秒光學頻率梳[J]. 曹士英,孟飛,林百科,方占軍,李天初. 物理學報. 2012(13)
[3]1560nm連續(xù)光半導(dǎo)體激光器經(jīng)PPLN倍頻及經(jīng)銣吸收光譜穩(wěn)頻[J]. 楊建峰,楊保東,高靜,張?zhí)觳?王軍民. 量子光學學報. 2010(01)
[4]飛秒光梳和碘穩(wěn)頻532nm Nd∶YAG激光頻率的測量[J]. 方占軍,王強,王民明,孟飛,林百科,李天初. 物理學報. 2007(10)
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