Bragg衍射型原子干涉重力测量的实验研究

发布时间：2020-07-21 11:34

【摘要】：高精度绝对重力测量在地球科学、重力辅助导航、基础物理研究等领域具有重要的应用。冷原子干涉重力仪因具有高精度测量重力加速度绝对值的特点,近年来得到广泛关注和快速发展。增大重力引起的物质波干涉相移是提升原子重力仪性能的重要方式。基于Bragg衍射的原子波包操控技术,能够增加不同干涉路径上的原子波包的动量差异,进而提升标度因子、增大干涉相移,为实现更高分辨率的原子干涉重力仪提供了可能。本论文在课题组前期工作的基础上,设计并实现了一种基于Bragg衍射的原子干涉重力仪,主要的工作概括如下:(1)设计并完成了一套由1560 nm到780 nm的高功率、低相噪激光倍频系统,实现了倍频效率为30%、功率高达9 W的780 nm激光光源,并将其用于高功率Bragg光和Raman光的制备。(2)实现原子的Bragg衍射,最高转移8光子动量,效率达到60%;实现了基于Bragg衍射的原子干涉重力测量,测量灵敏度达到4.5 × 10-8g/Hz1/2(g = 9.8 m/s2),积分1000 s后分辨率达到1.6 μGal(1μGal =10-9 g),并进行了 3天的连续重力测量,漂移小于1μGal。(3)提出并实现一种基于Raman谱的方法进行末态探测,解决了末态探测时原子波包重叠的问题。实现了 n=1阶T=250 ms的Bragg干涉重力测量,其测量灵敏度达到1.9×10-8g/Hz1/2,积分1000 s后分辨率达到0.7μGal,比同类型的Bragg干涉重力仪分辨率提高了近3倍。(4)在同一装置中比较了 Bragg型干涉仪和Raman型干涉仪对磁场的响应,验证了 Bragg干涉仪对磁场更加不敏感,为下一步利用Bragg干涉仪检验基本物理规律奠定基础。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O314;TH744.3

【参考文献】