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

【文章來(lái)源】：量子光學(xué)學(xué)報(bào). 2020,26(03)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

環(huán)形模式清潔器結(jié)構(gòu)

在重力加速度的作用下,光腔的長(zhǎng)度變化與橫梁的寬度W、偏移D及高度H有關(guān)。考慮到實(shí)驗(yàn)中激光束距離光學(xué)平臺(tái)的高度,我們選定支撐橫梁的高度為35 mm。通過(guò)有限元計(jì)算仿真不同W與D情況下的光腔長(zhǎng)度變化率,結(jié)果如圖 3所示。圖3(a)給出了光腔長(zhǎng)度變化率在不同橫梁寬度W時(shí)隨橫梁偏移位置的關(guān)系。可以看到圖中每個(gè)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(shuō),對(duì)于一個(gè)確定的W,都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的偏移D使得光腔長(zhǎng)度變化率為零,腔長(zhǎng)對(duì)振動(dòng)不敏感。圖3(b)為ΔL/L=0處腔長(zhǎng)變化率的斜率隨橫梁偏移D的變化關(guān)系。斜率越小,說(shuō)明在此偏移處機(jī)加工等原因造成的偏移誤差所引起的腔長(zhǎng)變化越小,腔長(zhǎng)對(duì)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(jìn)入一個(gè)相對(duì)平緩的區(qū)域,而后又漸漸增大。值得說(shuō)明的是,當(dāng)寬度接近120 mm時(shí),兩橫梁的外側(cè)已經(jīng)超出模式清潔器底面;當(dāng)寬度為250 mm時(shí),兩橫梁已經(jīng)連成一體,繼續(xù)增加橫梁寬度已無(wú)意義。光學(xué)腔一旦加工完成機(jī)械結(jié)構(gòu)不再改變,但是橫梁偏移的加工誤差不同會(huì)得到不同的腔長(zhǎng)變化率;振動(dòng)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(dǎo)致腔長(zhǎng)的起伏。考慮到模式清潔器的實(shí)際尺寸,選定橫梁的寬度為160 mm、偏移為97.5 mm。此時(shí)重力加速度g中腔長(zhǎng)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(zhǎng)加速度敏感度為0.67×10-10/g,腔長(zhǎng)對(duì)振動(dòng)最不敏感。圖3 橫梁偏移對(duì)腔長(zhǎng)變化率的影響

圖2 采用雙橫梁支撐結(jié)構(gòu)的模式清潔器考慮到實(shí)際的加工精度,橫梁偏移0.1 mm的加工誤差,將導(dǎo)致0.67×10-11/g的腔長(zhǎng)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(zhǎng)852 nm光場(chǎng)的頻率靈敏度為2.4 kHz/g重力場(chǎng)中模式清潔器結(jié)構(gòu)的形變?nèi)鐖D4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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(chǎn)生[J]. 左冠華,楊晨,趙俊祥,田壯壯,朱詩(shī)堯,張玉馳,張?zhí)觳?  物理學(xué)報(bào). 2020(01)
[2]Generation of squeezed vacuum on cesium D2 line down to kilohertz range[J]. 田劍鋒,左冠華,張玉馳,李剛,張鵬飛,張?zhí)觳?  Chinese Physics B. 2017(12)



本文編號(hào)：3101526