原子干涉重力儀憑借高精度小型化的優(yōu)勢(shì),在高精度重力測(cè)量方面具有良好的發(fā)展前景。目前原子干涉重力儀在使用過程中,通常使用傳統(tǒng)拉曼三脈沖方法對(duì)原子團(tuán)進(jìn)行分束合束的干涉操控,但不同的干涉操控方法會(huì)導(dǎo)致最終原子干涉條紋的測(cè)量精度的不同。介紹了幾種原子干涉的操控方法,在傳統(tǒng)原子干涉操控方法的基礎(chǔ)上,增大原子干涉閉合回路的干涉面積,進(jìn)而能夠提高原子干涉條紋的分辨率。對(duì)這幾種方法進(jìn)行了比較,分析了每種方法需要的實(shí)驗(yàn)條件,得出了幾種原子干涉操控方法對(duì)原子干涉重力儀的測(cè)量的影響。提出了提高原子干涉重力儀測(cè)量精度的建議,為后續(xù)更高精度的原子干涉重力儀的研究提供了參考。 

【文章來源】：測(cè)控技術(shù). 2020,39(09)

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

冷原子干涉重力儀裝置圖

利用拉曼激光對(duì)原子團(tuán)進(jìn)行干涉操控時(shí)，將87Rb原子三能級(jí)系統(tǒng)等效成二能級(jí)系統(tǒng)。通常比較經(jīng)典的方法是三脈沖拉曼激光原子干涉操控方法，即通過π/2-π-π/2三脈沖拉曼激光，實(shí)現(xiàn)原子團(tuán)干涉操控。所謂的π/2脈沖是指能夠使原子完成1/4個(gè)躍遷周期，即一半數(shù)量的原子從一個(gè)態(tài)躍遷至另一個(gè)態(tài)的共振脈沖;所謂的π脈沖是指能夠使原子完成半個(gè)躍遷周期，即全部的原子從一個(gè)態(tài)完全躍遷到另一個(gè)態(tài)的共振脈沖[14]。圖3為間隔干涉周期T的π/2-π-π/2三脈沖拉曼激光操控示意圖[15]。圖3 典型π/2-π-π/2單次干涉操控方案的示意圖

圖2 不同干涉周期下的原子干涉條紋當(dāng)冷原子團(tuán)在MOT中被冷卻與陷俘后，首先通過選態(tài)脈沖將所有原子的初態(tài)制備到52S1/2,F=1,mf=0態(tài)，當(dāng)原子團(tuán)與拉曼光π/2脈沖作用時(shí)，會(huì)有一半數(shù)量的原子從F=1態(tài)躍遷至F=2態(tài)，F(xiàn)=2態(tài)的原子由于吸收一個(gè)光子的動(dòng)量而加速，由于兩部分原子的動(dòng)量不同，因此在空間上兩團(tuán)原子會(huì)分開，這個(gè)過程好比光學(xué)干涉過程中的分束鏡的作用;經(jīng)過時(shí)間T之后，兩團(tuán)原子與拉曼光π脈沖進(jìn)行作用，處于F=2態(tài)的原子與π脈沖作用后會(huì)全部躍遷至F=1態(tài)，處于F=1態(tài)的原子與π脈沖作用后會(huì)全部躍遷至F=2態(tài)，這個(gè)過程好比光學(xué)干涉過程中的反射鏡的作用;當(dāng)再次經(jīng)過時(shí)間T之后，兩團(tuán)原子由于動(dòng)量的不同在空間上會(huì)發(fā)生匯聚;最后原子團(tuán)與π/2脈沖進(jìn)行作用，此時(shí)處于F=1態(tài)的原子會(huì)有一半躍遷至F=2態(tài)，處于F=2態(tài)的原子也相同，最后的原子團(tuán)處于F=1態(tài)和F=2態(tài)的疊加態(tài)，通過對(duì)原子內(nèi)態(tài)的探測(cè)(宏觀上表示為不同能級(jí)的原子的布居數(shù)占比)即可反映出原子團(tuán)的相位隨重力加速度的變化情況，并且據(jù)此計(jì)算出當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊慕^對(duì)值。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]拉曼激光邊帶效應(yīng)對(duì)冷原子重力儀測(cè)量精度的影響[J]. 吳彬,程冰,付志杰,朱棟,鄔黎明,王凱楠,王河林,王兆英,王肖隆,林強(qiáng).  物理學(xué)報(bào). 2019(19)
[2]原子干涉重力測(cè)量技術(shù)研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 李嘉華,姜伯楠.  導(dǎo)航與控制. 2019(03)
[3]冷原子干涉技術(shù)原理及其在深空探測(cè)中的應(yīng)用展望[J]. 張國(guó)萬,李嘉華.  深空探測(cè)學(xué)報(bào). 2017(01)

博士論文
[1]高精度絕對(duì)重力儀產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 歐同庚.中國(guó)地震局地球物理研究所 2019
[2]Bragg衍射型原子干涉重力測(cè)量的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 程源.華中科技大學(xué) 2018
[3]小型化原子干涉儀的研究及其在精密測(cè)量中的應(yīng)用[D]. 子菲.浙江大學(xué) 2018
[4]基于冷原子干涉儀的重力梯度精密測(cè)量研究[D]. 宋宏偉.華中科技大學(xué) 2017
[5]絕對(duì)重力儀中相對(duì)論效應(yīng)的研究[D]. 談?dòng)窠?華中科技大學(xué) 2017
[6]可移動(dòng)原子重力儀關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王啟宇.浙江大學(xué) 2015
[7]基于冷原子干涉的重力加速度精密測(cè)量研究[D]. 程冰.浙江大學(xué) 2013
[8]高分辨率原子干涉重力測(cè)量實(shí)驗(yàn)研究[D]. 孫步梁.華中科技大學(xué) 2013
[9]原子干涉重力梯度測(cè)量原理性實(shí)驗(yàn)研究[D]. 段小春.華中科技大學(xué) 2011
[10]原子干涉重力測(cè)量原理性實(shí)驗(yàn)研究[D]. 周敏康.華中科技大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3401295