原子干涉儀中DDS精密控制激光頻率的研究.pdf

1、重力加速度 g是地球重力場中的關(guān)鍵物理參數(shù)，高精度的重力測量廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)物理、地球物理等研究領(lǐng)域中。因此，研制亞微伽級高精度原子干涉重力儀具有非常重要的科學意義。
　　在原子干涉重力儀的冷原子噴泉和Raman躍遷過程中，需要對激光的頻率進行精確控制。為了滿足可移動的原子干涉重力儀對小型化DDS信號源的要求，我們設(shè)計實現(xiàn)了一種緊湊穩(wěn)定的DDS信號源。為了更好地實現(xiàn)DDS的人機交互界面，我們通過LabVIEW編寫程序?qū)崿F(xiàn)單片機與PC

2、機之間的通信。
　　在冷原子噴泉準備階段，DDS作為AOM的驅(qū)動，其頻率直接決定原子團的速度并且影響原子團的溫度。我們選用直接測頻法評估了DDS信號源輸出的單頻穩(wěn)定性及其準確性。從實驗結(jié)果可知，我們研制的DDS信號源的頻率輸出為110MHz時，其穩(wěn)定性在100s積分時間內(nèi)達到1.0×10?12水平，頻率準確性達到4.5×10?10，頻率調(diào)整步進精度在μHz左右。DC到135MHz頻率可調(diào)的自制DDS信號源已經(jīng)用在我們的原子噴泉中，

3、用于冷卻和上拋冷原子。
　　在原子干涉階段，課題組采用光學鎖相環(huán)（OPLL）將從激光器的相位鎖定在主激光器上進而實現(xiàn)低相噪的Raman光。DDS作為OPLL的本地參考，通過DDS線性掃頻實現(xiàn)主從激光器頻率差的線性啁啾，從而補償在原子自由下落過程中重力引起的多普勒頻移。通過找出干涉的中心條紋，我們可以得到重力加速度/ g=α keff。由此可以看出，掃頻斜率的任何噪聲都會貢獻到g值的測量中。我們采用拍頻的測量方法精確測量了DDS掃頻