利用有限元分析技術定量仿真了重力場中雙橫梁支撐式三角形模式清潔器形變引起的腔長變化,得到在橫梁寬度160 mm、偏移97.5 mm為振動最不敏感的橫梁參數,模式清潔器在重力加速度中腔長變化率的最小斜率為0.67×10^-10 mm^-1;并通過模態(tài)分析與隨機振動分析,確定了基模的振動頻率為5.9 kHz,獲得了適用于千赫茲以下低頻壓縮光產生的模式清潔器工作頻段。 

【文章來源】：量子光學學報. 2020,26(03)北大核心

【文章頁數】：7 頁

【部分圖文】：

環(huán)形模式清潔器結構

在重力加速度的作用下,光腔的長度變化與橫梁的寬度W、偏移D及高度H有關。考慮到實驗中激光束距離光學平臺的高度,我們選定支撐橫梁的高度為35 mm。通過有限元計算仿真不同W與D情況下的光腔長度變化率,結果如圖 3所示。圖3(a)給出了光腔長度變化率在不同橫梁寬度W時隨橫梁偏移位置的關系�？梢钥吹綀D中每個寬度W下的變化率曲線都與零變化率線,即ΔL/L=0相交。也就是說,對于一個確定的W,都有一個對應的偏移D使得光腔長度變化率為零,腔長對振動不敏感。圖3(b)為ΔL/L=0處腔長變化率的斜率隨橫梁偏移D的變化關系。斜率越小,說明在此偏移處機加工等原因造成的偏移誤差所引起的腔長變化越小,腔長對橫梁偏移越不敏感。隨著橫梁的寬度逐漸增大,斜率逐漸減小并進入一個相對平緩的區(qū)域,而后又漸漸增大。值得說明的是,當寬度接近120 mm時,兩橫梁的外側已經超出模式清潔器底面;當寬度為250 mm時,兩橫梁已經連成一體,繼續(xù)增加橫梁寬度已無意義。光學腔一旦加工完成機械結構不再改變,但是橫梁偏移的加工誤差不同會得到不同的腔長變化率;振動輸入即在重力加速度偏置上的微小加速度起伏,這些起伏將導致腔長的起伏�？紤]到模式清潔器的實際尺寸,選定橫梁的寬度為160 mm、偏移為97.5 mm。此時重力加速度g中腔長變化率的斜率最小為0.67×10-10 mm-1,即偏移誤差1mm引起的腔長加速度敏感度為0.67×10-10/g,腔長對振動最不敏感。圖3 橫梁偏移對腔長變化率的影響

圖2 采用雙橫梁支撐結構的模式清潔器考慮到實際的加工精度,橫梁偏移0.1 mm的加工誤差,將導致0.67×10-11/g的腔長加速度敏感度,由Δf/f=-ΔL/L可得到穩(wěn)定于該模式清潔器的波長852 nm光場的頻率靈敏度為2.4 kHz/g重力場中模式清潔器結構的形變如圖4所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于參量放大器的銫原子D2線明亮偏振壓縮光源的產生[J]. 左冠華,楊晨,趙俊祥,田壯壯,朱詩堯,張玉馳,張?zhí)觳?  物理學報. 2020(01)
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本文編號：3101526