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用于原子干涉仪实验的锂原子的塞曼减速与磁光囚禁

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物理学报 2014年第15期63卷 99-105页

作者：杨威孙大立周林王谨詹明生中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉430071 中国科学院大学北京100049 中国科学院冷原子物理中心武汉430071

为了制备适于原子干涉仪实验的低温锂原子样品,开展了锂原子的塞曼减速及与磁光阱囚禁相关的实验研究.设计并实现了一种结构紧凑的腔体内冷式多级线圈叠加的塞曼减速器,将速度小于600 m/s的7Li原子减速到60 m/s,磁光阱装载速率为5×108... 详细信息

为了制备适于原子干涉仪实验的低温锂原子样品,开展了锂原子的塞曼减速及与磁光阱囚禁相关的实验研究.设计并实现了一种结构紧凑的腔体内冷式多级线圈叠加的塞曼减速器,将速度小于600 m/s的7Li原子减速到60 m/s,磁光阱装载速率为5×108/s,囚禁原子数目1×109个,原子团的最低温度约为220±30μK.研究了光学黏胶中7Li原子的寿命与囚禁光频率失谐量的关系.这些结果为进一步开展7Li原子亚多普勒冷却、光势阱蒸发冷却以及原子干涉仪实验奠定了基础.

关键词：激光冷却与囚禁塞曼减速器磁光阱原子干涉仪

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基于原子干涉仪的微观粒子弱等效原理检验

物理学报 2018年第16期67卷 45-56页

作者：王谨詹明生中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉430071 中国科学院冷原子物理中心武汉430071

等效原理是广义相对论的两个基本假设之一,也是爱因斯坦对弱等效原理的推广.目前,大量实验证明弱等效原理在一定的实验精度内是成立的.将引力与标准模型统一起来的新理论都要求弱等效原理破缺,因此更高精度的弱等效原理检验具有重要的... 详细信息

等效原理是广义相对论的两个基本假设之一,也是爱因斯坦对弱等效原理的推广.目前,大量实验证明弱等效原理在一定的实验精度内是成立的.将引力与标准模型统一起来的新理论都要求弱等效原理破缺,因此更高精度的弱等效原理检验具有重要的科学意义.本文介绍了原子干涉仪的原理,回顾了利用原子干涉仪开展微观粒子弱等效原理检验实验研究的历史和现状,介绍了双组分原子干涉仪检验弱等效原理实验涉及的振动噪声抑制、拉曼光移频与相位噪声抑制、四波双衍射拉曼跃迁原子干涉、信号探测与数据处理等关键问题及研究进展,分析了高精度微观粒子弱等效原理检验研究的发展趋势,介绍了长基线原子干涉仪、空间原子干涉仪、超冷原子源以及纠缠原子源制备等方面的研究动态,展望了微观粒子弱等效原理检验研究的发展前景.

关键词：弱等效原理检验原子干涉仪精密测量

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利用原子干涉仪的相位调制进行绝对转动测量

物理学报 2008年第2期57卷 808-815页

作者：朱常兴冯焱颖叶雄英周兆英周永佳薛洪波清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

提出一种基于原子干涉仪的相位调制进行绝对转动测量的方法.以π/2-π-π/2构型的空间型原子干涉仪为例,通过对拉曼激光进行相位调制,然后在动量谱空间测量转动对原子速度谱的调制周期,获得原子干涉仪相对惯性空间的绝对转动.文章对于... 详细信息

提出一种基于原子干涉仪的相位调制进行绝对转动测量的方法.以π/2-π-π/2构型的空间型原子干涉仪为例,通过对拉曼激光进行相位调制,然后在动量谱空间测量转动对原子速度谱的调制周期,获得原子干涉仪相对惯性空间的绝对转动.文章对于采用该法进行角速度测量的测量范围以及对相位调制频率的要求进行了分析,对于散粒噪声限下的转动测量灵敏度及其影响因素进行了仿真.

关键词：原子干涉仪原子陀螺相位调制绝对转动测量

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多普勒型原子干涉仪的理论探讨

物理学报 1997年第6期46卷 1062-1072页

作者：徐信业王育竹中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学(联合)开放研究实验室

通过分析运动三能级原子与驻波激光场的斜交相互作用，设计了两种原子干涉仪．通过对原子波在这两种干涉仪中分裂、偏转和重合等全过程的分析，证明当原子和光场满足一定条件时，原子不同内态间的干涉效应将产生．

关键词：原子干涉仪多普勒型原子光学

原子自旋压缩在量子精密测量中的应用研究进展

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激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 13-24页

作者：王恩龙王国超朱凌晓卞进田王玺孔辉国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室先进激光技术安徽省实验室国防科技大学智能科学学院

原子自旋压缩利用中性原子系综和光场的相互作用，减小原子自旋分量的不确定度，使得基于压缩的量子精密测量灵敏度能够突破标准量子极限，有望在时间频率计量、重力精密测量、物理学原理验证、引力波和暗物质探索等领域发挥重要作用。... 详细信息

原子自旋压缩利用中性原子系综和光场的相互作用，减小原子自旋分量的不确定度，使得基于压缩的量子精密测量灵敏度能够突破标准量子极限，有望在时间频率计量、重力精密测量、物理学原理验证、引力波和暗物质探索等领域发挥重要作用。阐述了原子自旋压缩的原理和内涵，分析了在中性原子系综内通过光与原子相互作用产生自旋压缩的方法，介绍了原子自旋压缩在量子精密测量领域的研究进展和取得的主要成果，并总结展望了其未来发展的方向。

关键词：量子光学量子精密测量自旋压缩标准量子极限原子钟原子干涉仪

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原子干涉仪中的超低频隔振系统的设计及仿真

量子电子学报 2010年第3期27卷 367-372页

作者：王文超汤彪周林王谨詹明生中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院冷原子物理中心湖北武汉430071 中国科学院研究生院北京100080

针对原子干涉仪中拉曼光反射镜对振动隔离的特殊要求,设计了一套低频隔振系统,采用两级被动隔振和一级主动隔振的方案,同时对系统的机械结构和主动隔振反馈环路分别进行了详细的设计,最后用Matlab的Simulink模块进行了仿真,通过仿真结... 详细信息

针对原子干涉仪中拉曼光反射镜对振动隔离的特殊要求,设计了一套低频隔振系统,采用两级被动隔振和一级主动隔振的方案,同时对系统的机械结构和主动隔振反馈环路分别进行了详细的设计,最后用Matlab的Simulink模块进行了仿真,通过仿真结果显示该系统对0.1～10 Hz的振动隔离度可以达到99%以上,表明该系统可以达到预期的隔振效果。

关键词：激光技术隔振仿真原子干涉仪

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分析原子干涉仪的矩阵方法

光学学报 2005年第6期25卷 860-864页

作者：郑森林林强浙江大学物理系光学研究所杭州310027

从原子波包所满足的薛定谔方程出发,从理论上巧妙地推导出了原子干涉仪在重力的影响下所产生的相位差与重力加速度的关系表达式。提出了一种3×3阶的矩阵方法,以此来分析多个元件情况下原子干涉仪中的相位差,可以大大简化计算。利用这... 详细信息

从原子波包所满足的薛定谔方程出发,从理论上巧妙地推导出了原子干涉仪在重力的影响下所产生的相位差与重力加速度的关系表达式。提出了一种3×3阶的矩阵方法,以此来分析多个元件情况下原子干涉仪中的相位差,可以大大简化计算。利用这种方法不但能得到原子束在重力的影响下在自由空间中的传输矩阵,也可以得到原子束与π/2和π脉冲的相互作用矩阵。作为例子,用3×3阶矩阵方法计算了三脉冲原子干涉仪中的相位差,得出的结果与Wolf等对经典轨迹进行拉格朗日积分所得出的结果完全相符。进一步分析了五脉冲的原子干涉仪中的相位差,以说明3×3阶矩阵方法的简便性。

关键词：量子光学原子光学原子干涉仪矩阵方法

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热冷原子团中原子干涉仪的最佳高斯脉冲

现代物理 2023年第3期13卷 62-70页

作者：梁倩霞上海理工大学理学院上海

当原子干涉仪与热冷原子团一起工作时,存在与原子动量分布相关的多普勒效应。由于传统的矩形脉冲序列不能很好地补偿原子速度引起的效应,原子干涉仪的精度就会下降。将矩形脉冲序列替换为高斯脉冲序列后,变化振幅的高斯脉冲可以补偿一... 详细信息

当原子干涉仪与热冷原子团一起工作时,存在与原子动量分布相关的多普勒效应。由于传统的矩形脉冲序列不能很好地补偿原子速度引起的效应,原子干涉仪的精度就会下降。将矩形脉冲序列替换为高斯脉冲序列后,变化振幅的高斯脉冲可以补偿一些多普勒效应,从而提高干涉仪的容忍。采用典型的高斯脉冲序列,原子干涉仪的原子处于激发态的概率比矩形脉冲序列驱动的原子干涉仪高,原子干涉仪的宽度也更宽。优化后的高斯脉冲序列能使原子干涉仪达到期望的原子激发态概率和带宽。

关键词：原子干涉仪多普勒效应矩形脉冲高斯脉冲原子激发态概率比补偿

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原子干涉仪集成化光学系统设计与实现

原子干涉仪集成化光学系统设计与实现

作者：黄壮华中科技大学

学位级别：硕士

重力梯度仪可直接对重力势的三阶微商进行测量,可达到比一般重力测量更高的空间分辨率,在资源勘探、环境监测和地球物理研究等领域均具有十分重要的意义和广阔的应用前景。基于冷原子干涉仪双机同步差分测量的原子重力梯度仪方案是目前... 详细信息

重力梯度仪可直接对重力势的三阶微商进行测量,可达到比一般重力测量更高的空间分辨率,在资源勘探、环境监测和地球物理研究等领域均具有十分重要的意义和广阔的应用前景。基于冷原子干涉仪双机同步差分测量的原子重力梯度仪方案是目前最具应用潜力的方案。然而,作为整个仪器的核心部件,原子干涉仪的光学系统比较复杂、庞大,无法满足可搬运和实用化的需求。为了解决该问题,我们突破了一系列激光器及光学元件的小型化技术,设计并实现了一套集成、可搬运、环境适应能力强的光学系统,为未来原子重力梯度仪的工程化和实用化奠定了坚实的基础。取得的主要成果包括:1)成功研制了一系列小型化半导体激光器和TA激光功率放大器,设计并实现了一整套光学元件小型化的技术方案。2)实现了一套集成化的光学系统,并对其机械稳定性和热稳定性进行了仿真分析和二次优化,优化后的光学系统具有很高的稳定性,目前光纤输出功率1个月的变化小于5%。3)设计并实现了光纤分光模块,经测试在70 Kg重压条件下和20?C温度变化条件下光纤输出功率变化分别小于6%和10%,测试结果表明该分光模块具有很好的环境适应能力。

关键词：原子干涉仪重力梯度仪集成化光学系统模拟仿真