基于量子弱值的超低速测量实验研究

作     者：周青 

作者单位：华中师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴青林

授予年度：2016年

学科分类：07[理学] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 070201[理学-理论物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：超低速测量 激光多普勒测速仪 时间间隔 弱值 弱测量 

摘      要：超低速的精确测量在科学研究和工程应用中具有重要作用。目前的速度测量多采用激光多普勒测速仪,其原理是运动的物体会产生多普勒频移,知道频移就可以测出物体运动的速度。但是,当前的激光多普勒测速仪能够测量的最低速度有限,大约在um/s级别,对于um/s以下的超低速,现在并没有行之有效的测量手段。本文提出了一种基于量子弱测量理论的超低速测量方案。具体来说,本文利用量子弱值放大技术,借助激光多普勒效应和干涉仪,将超低速运动物体产生的微小多普勒频移量加以放大并转换为时域内的时间间隔进行测量,从而将速度测量的精度提高到um/s。本文利用迈克尔逊干涉仪来实现物体运动引起的多普勒频移和光脉冲时间间隔的转换,并从理论上推导出运动速度和时间间隔之间的变换关系式。搭建了实验系统并完成了速度测量实验,测量的最低速度达到了0.076um/s。本文为进一步开展超低速的测量提供了更高精度的方法,在理论和实验设计上给出了一些参考,进一步拓展了量子弱测量技术的使用范围,具有十分重要的工程应用和科学研究价值。