高精度的重力梯度測(cè)量在自主導(dǎo)航、資源勘探、地球物理和基礎(chǔ)物理研究等領(lǐng)域都具有非常重要的意義。近年來(lái),隨著冷原子物理和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,冷原子干涉技術(shù)已廣泛應(yīng)用于精密物理測(cè)量和基礎(chǔ)物理研究。基于冷原子干涉技術(shù)的重力梯度儀以μK溫度的原子為操作對(duì)象,以激光相位為測(cè)量媒體,以原子鐘躍遷為頻率參考,具有很高的理論測(cè)量靈敏度并可實(shí)現(xiàn)低漂移和自校準(zhǔn),此外它基于全常溫固態(tài)器件,具備工程化的優(yōu)勢(shì),因而受到廣泛關(guān)注。本人博士期間的主要工作是開(kāi)展冷原子干涉儀小型化原理樣機(jī)及其應(yīng)用技術(shù)的研究,并將其應(yīng)用于高精度重力梯度測(cè)量。本學(xué)位論文詳細(xì)介紹了冷原子重力梯度儀的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程和梯度測(cè)量的結(jié)果,主要工作成果如下:1.研制了部分小型光學(xué)器件和控制器件,利用有限元法分析了自制的光學(xué)模塊的機(jī)械性能。所有的光學(xué)器件集成在3個(gè)50 cm×44 cm× 10 cm的小型光學(xué)模塊和2個(gè)小型光纖分束模塊上,初步實(shí)現(xiàn)了光學(xué)系統(tǒng)和電學(xué)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(jī)的研制。該梯度儀由兩個(gè)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(cè)量靈敏度... 

【文章來(lái)源】：華中科技大學(xué)湖北省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：125 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(cè)量的應(yīng)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(jiǎn)介
    1.5 博士期間主要工作
2 冷原子干涉儀理論基礎(chǔ)
    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(jié)
3 冷原子水平重力梯度測(cè)量的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    3.1 物理系統(tǒng)
    3.2 光學(xué)系統(tǒng)
    3.3 電學(xué)系統(tǒng)
    3.4 控制與信號(hào)采集系統(tǒng)
    3.5 本章小結(jié)
4 水平重力梯度測(cè)量
    4.1 冷原子團(tuán)的制備
    4.2 原子噴泉
    4.3 初態(tài)制備與末態(tài)探測(cè)
    4.4 雙光子受激拉曼躍遷
    4.5 同向拉曼干涉條紋
    4.6 對(duì)射拉曼條紋
    4.7 橢圓擬合與阿倫方差
    4.8 噪聲評(píng)估與分析
    4.9 本章小結(jié)
5 基于淬滅信號(hào)的歸一化探測(cè)
    5.1 歸一化探測(cè)原理
    5.2 干涉初態(tài)的歸一化探測(cè)
    5.3 原子干涉條紋相位噪聲的歸一化探測(cè)效果
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀博士學(xué)位期間成果目錄


【參考文獻(xiàn)】：
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(rùn)兵,王鍇,曹雷,王謹(jǐn),詹明生.  Chinese Physics Letters. 2016(08)
[2]弱等效原理的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)進(jìn)展[J]. 邾琳,劉祺,趙慧慧,馮文凡,楊山清,邵成剛,涂良成,羅俊.  中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2016(07)
[3]廣義相對(duì)論及其實(shí)驗(yàn)證明[J]. 張?jiān)?  現(xiàn)代物理知識(shí). 2015(05)
[4]愛(ài)因斯坦與廣義相對(duì)論[J]. 趙崢.  物理. 2015(10)
[5]世界重力梯度儀的研究現(xiàn)狀[J]. 吳瓊,滕云田,張兵,張濤.  物探與化探. 2013(05)
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[7]萬(wàn)有引力常數(shù)G的精確測(cè)量[J]. 涂良成,黎卿,邵成剛,胡忠坤,羅俊.  中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2011(06)
[8]光纖偏移對(duì)空間光-單模光纖耦合效率的影響[J]. 陳海濤,楊華軍,李拓輝,黃凱.  激光與紅外. 2011(01)
[9]超導(dǎo)重力梯度勘探系統(tǒng)[J]. 張永明,張貴賓.  勘探地球物理進(jìn)展. 2009(02)
[10]旋轉(zhuǎn)物體的等效原理及其空間實(shí)驗(yàn)[J]. 張?jiān)?  物理. 2008(09)

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(xué) 2016
[2]基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)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(xué) 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(xué) 2014
[4]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
[5]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

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(guó)科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所) 2015



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