原子干涉重力儀憑借高精度小型化的優(yōu)勢,在高精度重力測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)拉曼三脈沖方法對原子團進行分束合束的干涉操控,但不同的干涉操控方法會導致最終原子干涉條紋的測量精度的不同。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上,增大原子干涉閉合回路的干涉面積,進而能夠提高原子干涉條紋的分辨率。對這幾種方法進行了比較,分析了每種方法需要的實驗條件,得出了幾種原子干涉操控方法對原子干涉重力儀的測量的影響。提出了提高原子干涉重力儀測量精度的建議,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】：測控技術. 2020,39(09)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

冷原子干涉重力儀裝置圖

利用拉曼激光對原子團進行干涉操控時，將87Rb原子三能級系統(tǒng)等效成二能級系統(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，實現(xiàn)原子團干涉操控。所謂的π/2脈沖是指能夠使原子完成1/4個躍遷周期，即一半數(shù)量的原子從一個態(tài)躍遷至另一個態(tài)的共振脈沖;所謂的π脈沖是指能夠使原子完成半個躍遷周期，即全部的原子從一個態(tài)完全躍遷到另一個態(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冷原子團在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)，當原子團與拉曼光π/2脈沖作用時，會有一半數(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光子的動量而加速，由于兩部分原子的動量不同，因此在空間上兩團原子會分開，這個過程好比光學干涉過程中的分束鏡的作用;經(jīng)過時間T之后，兩團原子與拉曼光π脈沖進行作用，處于F=2態(tài)的原子與π脈沖作用后會全部躍遷至F=1態(tài)，處于F=1態(tài)的原子與π脈沖作用后會全部躍遷至F=2態(tài)，這個過程好比光學干涉過程中的反射鏡的作用;當再次經(jīng)過時間T之后，兩團原子由于動量的不同在空間上會發(fā)生匯聚;最后原子團與π/2脈沖進行作用，此時處于F=1態(tài)的原子會有一半躍遷至F=2態(tài)，處于F=2態(tài)的原子也相同，最后的原子團處于F=1態(tài)和F=2態(tài)的疊加態(tài)，通過對原子內態(tài)的探測(宏觀上表示為不同能級的原子的布居數(shù)占比)即可反映出原子團的相位隨重力加速度的變化情況，并且據(jù)此計算出當?shù)刂亓铀俣鹊慕^對值。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[3]小型化原子干涉儀的研究及其在精密測量中的應用[D]. 子菲.浙江大學 2018
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[6]可移動原子重力儀關鍵技術研究[D]. 王啟宇.浙江大學 2015
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[9]原子干涉重力梯度測量原理性實驗研究[D]. 段小春.華中科技大學 2011
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本文編號：3401295