原子干涉重力測(cè)量原理性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、重力加速度g是描述地球重力場(chǎng)的關(guān)鍵參數(shù)之一，對(duì)其實(shí)時(shí)實(shí)地的精確測(cè)量具有重要科學(xué)意義。絕對(duì)重力測(cè)量依賴于高精度的絕對(duì)重力儀。原子干涉絕對(duì)重力儀因具有較高的靈敏度和測(cè)量精度而日益得到重視。為了開展高精度重力測(cè)量和相關(guān)引力實(shí)驗(yàn)研究，我們進(jìn)行了冷原子干涉重力測(cè)量的原理性實(shí)驗(yàn)研究。冷原子重力儀采用自由落體運(yùn)動(dòng)的冷原子作為檢驗(yàn)質(zhì)量，用相位相干的Raman 光對(duì)其進(jìn)行操控實(shí)現(xiàn)原子干涉。干涉相位包含重力加速度g和Raman 光位相等信息，通過用激光相位

2、補(bǔ)償重力加速度引起的相移，可以測(cè)量出重力加速度的絕對(duì)值。原子干涉重力測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)有：首先用磁光阱技術(shù)實(shí)現(xiàn)87Rb原子的冷卻和囚禁，并通過改變囚禁光的頻率加速原子形成冷原子噴泉；然后用π /2?π ?π /2 Raman 激光脈沖操控原子實(shí)現(xiàn)原子干涉；最后通過探測(cè)原子處于末態(tài)的概率獲得原子干涉條紋和重力加速度信息。
　　 本文詳細(xì)介紹了冷原子重力儀的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、冷原子噴泉的實(shí)驗(yàn)搭建過程、操控原子的鎖相Raman 光研制過程以及利用

3、原子干涉儀測(cè)量重力加速度的初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)研究表明：⑴原子噴泉高度在1m 內(nèi)可控，上拋后的原子團(tuán)溫度為7μK，原子數(shù)目在108 量級(jí)；⑵Raman 光相噪在100Hz~100kHz 頻段達(dá)到-90dBc/Hz；⑶原子干涉重力測(cè)量在203s 積分時(shí)間對(duì)應(yīng)的噪聲水平為6×10?9 g，并利用該裝置記錄了8天的潮汐數(shù)據(jù)。為了評(píng)估原子干涉重力測(cè)量的噪聲水平，本文分析了Raman 光相噪、Raman 光功率波動(dòng)、磁場(chǎng)波動(dòng)和地面振動(dòng)噪聲等基本噪聲