原子剪切干涉仪中原子物质波的动力学研究
发布时间：2021-02-28 01:25
本文从原子物质波的干涉原理出发,围绕着原子剪切干涉仪中的原子物质波动力学研究,详细阐述了光与原子相互作用、原子点源模型和拉曼反射镜平台控制等方面的内容。本文从原子干涉的原理出发,计算和分析了光与原子物质波的相互作用及受激拉曼跃迁过程,通过求解光学布洛赫方程获得原子物质波的末态概率,运用图表法对原子物质波的跃迁概率进行分析使原子物质波的干涉过程更加清晰和明了。本文进行了原子点源模型的建立,并通过原子点源模型仿真了原子点源模型的密度分布和空间频率域的频率分布,利用原子点源模型对相位剪切干涉仪中原子物质波的动力学进行了研究。本文还比较了剪切干涉仪与原子重力仪的异同,进行了相位剪切干涉仪的系统误差分析,并详细分析了多普勒效应和科里奥里力对原子相位产生的影响。本文设计和建立了一套拉曼反射镜平台和一套基于透射式空气隙激光干涉的微位移测量实验装置,并通过微位移测量装置准确测量了拉曼反射镜平台的微小位移变化,相对测量分辨率优于10nm,绝对测量不确定度优于5%。本文通过一种外加微小位移变化,并对外加位移前后的激光强度分布求差的方法,提高了干涉信号的信噪比,将掩没在背景光、杂散光等干扰和噪声中的干涉图样...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）悬挂式光学迈克尔逊干涉仪原理图及（b）LIGO利文斯顿天文台航拍照[7]
图 1-2 （a）FG5-X 和 FGL 绝对重力仪的照片和（b）超导相对重力仪 GWR及其数据采集系统的照片[24]Figure 1-2. (a) a photograph of FG5-X and FGL Absolute Gravity Meters, and (b) aphotograph of the superconducting gravimeter GWR with its data acquisition system早期的原子重力仪体积较大，较少对仪器进行移动和搬运等操作。近年来新技术的成功应用，原子重力仪小型化[25]成为可能，也让原子重力仪在地下的勘探、地质灾害的预报、惯性导航、全球重力场的监控和地球物理等领域更广泛的应用。国内的研究单位主要包括浙江大学[16]、浙江工业大学[25]、华技大学、中国计量科学研究院、中国科学院武汉数物所和上海光机所[26]等。许多原子重力仪小组都也已经取得了不错的研究成果，例如法国的 LNE-SYR ONERA 小组、德国的 Peter 小组[27]、意大利的 Tino 小组[28]、美国斯坦福大 S.Chu 小组[29]和 Kasevich 小组[30]等。.3 原子干涉仪测量基础
冷原子干涉仪的系统结构分类主要包括激光光路系统、干涉仪探头系统、拉曼反射镜控制平台系统和电驱系统等四大部分。图1-3 冷原子干涉仪系统.（a）冷原子绝对重力仪探头;（b）课题组第一代激光光路系统[39]Figure 1-3. Cold atom interferometer system. (a) Cold atom absolute gravimeter probe;(b) Thefirst-generation laser optical path system of our research group如图 1-3（a）所示，干涉仪探头主要包括：真空腔体（2D-MOT 和 3D-MOT）、离子泵、抽气管道、铷源、荧光收集系统、荧光探测系统、微波系统、磁场线圈（C 场线圈、地磁场补偿线圈、反赫姆霍兹线圈）、原子数监控系统、隔振系统（包(a) (b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]环境和介质对测温结果的影响[J]. 王子轩,吴坚,戴长建. 光谱学与光谱分析. 2017(07)
[2]Investigation of the thermal adaptability for a mobile cold atom gravimeter[J]. 王启宇,王兆英,付志杰,林强. Chinese Physics B. 2016(12)
[3]航空重力梯度仪研究现状及发展趋势[J]. 舒晴,周坚鑫,尹航. 物探与化探. 2007(06)
[4]基于图像技术的微位移检测方法及其应用[J]. 刘伟文,赵辉. 传感技术学报. 2005(02)
[5]Twyman-Green型横向剪切干涉仪的原理和应用[J]. 贺安之,王海林,苗鹏程,阎大鹏. 中国激光. 1991(10)
[6]正交偏振180°旋转剪切干涉仪及其应用[J]. 朱智敏,徐克(王寿,章志鸣. 光学学报. 1989(10)
[7]超导重力仪的研制[J]. 郑家祺,宋士元,吴培钧,刘维,容锡燊,田秀琴,田淑琴,赵柏儒,陈益惠,朱涵云,郭仕强,唐仕明,张林祥. 低温物理学报. 1988(01)
博士论文
[1]可移动原子重力仪关键技术研究[D]. 王启宇.浙江大学 2015
[2]高精度冷原子重力仪噪声与系统误差研究[D]. 吴彬.浙江大学 2014
[3]基于原子干涉的高分辨率引力测量[D]. 王肖隆.浙江大学 2011
[4]原子干涉重力测量原理性实验研究[D]. 周敏康.华中科技大学 2011
[5]拉曼脉冲型原子干涉仪的基础研究[D]. 韩顺利.浙江大学 2010
本文编号：3055099
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）悬挂式光学迈克尔逊干涉仪原理图及（b）LIGO利文斯顿天文台航拍照[7]
图 1-2 （a）FG5-X 和 FGL 绝对重力仪的照片和（b）超导相对重力仪 GWR及其数据采集系统的照片[24]Figure 1-2. (a) a photograph of FG5-X and FGL Absolute Gravity Meters, and (b) aphotograph of the superconducting gravimeter GWR with its data acquisition system早期的原子重力仪体积较大，较少对仪器进行移动和搬运等操作。近年来新技术的成功应用，原子重力仪小型化[25]成为可能，也让原子重力仪在地下的勘探、地质灾害的预报、惯性导航、全球重力场的监控和地球物理等领域更广泛的应用。国内的研究单位主要包括浙江大学[16]、浙江工业大学[25]、华技大学、中国计量科学研究院、中国科学院武汉数物所和上海光机所[26]等。许多原子重力仪小组都也已经取得了不错的研究成果，例如法国的 LNE-SYR ONERA 小组、德国的 Peter 小组[27]、意大利的 Tino 小组[28]、美国斯坦福大 S.Chu 小组[29]和 Kasevich 小组[30]等。.3 原子干涉仪测量基础
冷原子干涉仪的系统结构分类主要包括激光光路系统、干涉仪探头系统、拉曼反射镜控制平台系统和电驱系统等四大部分。图1-3 冷原子干涉仪系统.（a）冷原子绝对重力仪探头;（b）课题组第一代激光光路系统[39]Figure 1-3. Cold atom interferometer system. (a) Cold atom absolute gravimeter probe;(b) Thefirst-generation laser optical path system of our research group如图 1-3（a）所示，干涉仪探头主要包括：真空腔体（2D-MOT 和 3D-MOT）、离子泵、抽气管道、铷源、荧光收集系统、荧光探测系统、微波系统、磁场线圈（C 场线圈、地磁场补偿线圈、反赫姆霍兹线圈）、原子数监控系统、隔振系统（包(a) (b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]环境和介质对测温结果的影响[J]. 王子轩,吴坚,戴长建. 光谱学与光谱分析. 2017(07)
[2]Investigation of the thermal adaptability for a mobile cold atom gravimeter[J]. 王启宇,王兆英,付志杰,林强. Chinese Physics B. 2016(12)
[3]航空重力梯度仪研究现状及发展趋势[J]. 舒晴,周坚鑫,尹航. 物探与化探. 2007(06)
[4]基于图像技术的微位移检测方法及其应用[J]. 刘伟文,赵辉. 传感技术学报. 2005(02)
[5]Twyman-Green型横向剪切干涉仪的原理和应用[J]. 贺安之,王海林,苗鹏程,阎大鹏. 中国激光. 1991(10)
[6]正交偏振180°旋转剪切干涉仪及其应用[J]. 朱智敏,徐克(王寿,章志鸣. 光学学报. 1989(10)
[7]超导重力仪的研制[J]. 郑家祺,宋士元,吴培钧,刘维,容锡燊,田秀琴,田淑琴,赵柏儒,陈益惠,朱涵云,郭仕强,唐仕明,张林祥. 低温物理学报. 1988(01)
博士论文
[1]可移动原子重力仪关键技术研究[D]. 王启宇.浙江大学 2015
[2]高精度冷原子重力仪噪声与系统误差研究[D]. 吴彬.浙江大学 2014
[3]基于原子干涉的高分辨率引力测量[D]. 王肖隆.浙江大学 2011
[4]原子干涉重力测量原理性实验研究[D]. 周敏康.华中科技大学 2011
[5]拉曼脉冲型原子干涉仪的基础研究[D]. 韩顺利.浙江大学 2010
本文编号：3055099
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