原子陀螺的研究进展

综述了原子陀螺仪20多年的发展历程。原子陀螺仪基于原子干涉理论,具有很高的测量精度和灵敏度,是未来高精度陀螺的发展方向之一,在惯性导航领域具有广阔的应用前景。详细地介绍了原子陀螺的最新研究进展及在工程化中应用的创新方法和所取得的突破。     

冷原子干涉陀螺仪发展综述

从冷原子高精度测量的原理出发,分析了原子陀螺仪相比传统陀螺仪的优势和异同。随后介绍了国外研究机构在原子惯导领域的最新研究进展。最后结合原子陀螺仪所具有的重力敏感特性,探讨了原子陀螺仪在高精度惯性导航领域中的应用。     

对抛式冷原子陀螺仪中原子运动轨迹的控制

冷原子具有很小的速度,很窄的速度分布以及良好的相干特性,利用冷原子物质波干涉特性可实现原子干涉仪,具有萨格奈克效应的原子干涉仪即原子陀螺仪,可精密测量转动速率. 冷原子轨迹的精确控制对提高冷原子陀螺仪的测量精度有着重要的意义,文章报道了利用直接数字频率综合器,实现对双向对抛冷原子运动轨迹的精确控制. 关键词： 冷原子 原子陀螺仪 直接数字频率综合器     

光和原子关联与量子计量

物理量的测量与单位标准的统一推动了计量学的发展.量子力学的建立,激光技术的发明以及原子与分子物理学的发展,在原理与技术上进一步刷新了计量学的研究内涵,特别是激光干涉与原子频标技术的发展,引起了计量学革命性的飞跃.基于激光干涉的引力波测量、激光陀螺仪,基于原子干涉的原子钟、原子陀螺仪等精密测量技术相继诞生,一个以量子物理为基础,探索与开拓物理量精密测量方法与技术的新的科学分支——量子计量学(Quantum Metrology)已然兴起.干涉是计量学中最常用的相位测量方法.量子干涉技术,其相位测量精度能够突破标准量子极限的限制,是量子计量学与量子测量技术的核心研究内容.本文重点介绍近几年我们在量子干涉方面所取得的新开拓与新发展,主要内容包括基于原子系综中四波混频过程的SU(1,1)型光量子关联干涉仪和基于原子系综中拉曼散射过程的光-原子混合干涉仪.     

原子光学讲座第一讲几何与波动原子光学及其器件

文章首先简单介绍了冷原子操纵与控制的基本原理。然后，重点介绍了几何与波动原子光学及其器件的研究内容、潜在应用和最新进展，其中包括：原子束的反射和原子反射镜；原子束偏转（折射）、聚焦成像和原子透镜；原子衍射和原子光栅；原子干涉和原子干涉仪；原子全息学及其技术等。     

原子干涉仪和原子光学研究的最新进展

综述了近年来原子干涉仪和原子光学研究领域研究领域工作的最近进展。重点介绍了德布罗意原子物质波干涉仪的基本物理原理，原子的杨氏双缝干涉实验，利用受激拉曼跃迁的原子干涉仪和Ｒａｍｓｅｙ原子干涉仪。     

基于圆偏振探测光的光纤原子自旋进动检测技术

分析了极化碱金属气室的旋光特性,极化的原子气室宏观上可等效为一种法拉第旋光晶体,其旋光系数与原子自旋进动相关。提出了采用圆偏振探测光测量通过气室的左右旋圆偏振光相位差来实现原子自旋进动检测的思路。基于改进的全光纤反射型Sagnac干涉仪,搭建了光纤原子自旋进动检测系统,通过圆偏振探测光实现了无自旋交换弛豫态自旋进动信号的检测。在原子自旋陀螺仪实验平台上进行了实验验证并实现了陀螺效应,实验结果证明了所提理论的正确性。对陀螺性能进行了初步测试,得到其零偏不稳定性为0.29(°)/h。     

德布罗意波及其干涉

介绍了德面罗意物质波的假设和实验验证，介绍了原子物质波的干涉和干涉仪的新成果。     

碱金属气室无磁电加热技术研究与系统设计

基于量子精密测量的原子自旋陀螺仪具有高精度、小体积、低成本等优势,被认为是未来陀螺仪的发展方向;原子自旋陀螺仪的核心部件是承载原子自旋的碱金属气室;碱金属气室加热温度的稳定性是决定原子自旋陀螺仪精度和灵敏度的重要因素之一;同时,原子自旋陀螺仪的高灵敏度使其对磁场噪声极其敏感,因此要求加热过程不能引入额外的磁场干扰;针对以上要求,对原子自旋陀螺仪的无磁电加热技术进行了研究;设计并搭建了以Pt1000作为温度传感器,双层对称结构的加热膜作为加热元件,结合源测量单元、数据采集板卡、正弦波信号发生电路、驱动电路以及LabVIEW软件平台构成的无磁电加热系统;通过实验测试,本系统引入的等效干扰磁场优于15 fT/Hz1/2,气室温度短期稳定度优于±5 mK,长期稳定度优于±10 mK,为原子自旋陀螺仪的性能提升提供了可靠保障。     

中性原子干涉实验

中性原子干涉实验干涉实验是古老的实验，最早的干涉是可见光干涉，演示了光的波动性。最早的物质粒子干涉是电子干涉。著名的电子双缝干涉演示了物质粒子的波动性，为量子力学建立奠定了基础。１９５９年Ａｈａｒｏｎｏｖ－Ｂｏｈｍ提出了ＡＢ效应的理论，１９６０年Ｃｈ...     

Performance comparison of slow‐light coupled‐resonator optical gyroscopes

We investigate the connection between group velocity and rotation sensitivity in a number of resonant gyroscope designs. Two key comparisons are made. First, we compare two conventional sensors, namely a resonant fiber optic gyroscope (RFOG) and an interferometric fiber optic gyroscope (FOG). Second, we compare the RFOG to several recently proposed coupled‐resonator optical waveguide (CROW) gyroscopes. We show that the relationship between loss and maximum rotation sensitivity is the same for both conventional and CROW gyroscopes. Thus, coupling multiple resonators together cannot enhance rotation sensitivity. While CROW gyroscopes offer the potential for large group indices, this increase of group index does not provide a corresponding increase in the maximum sensitivity to rotation. For a given footprint and a given total loss, the highest sensitivity is shown to be achieved either in a conventional RFOG utilizing a single resonator, or a conventional FOG.     

Fluorescence properties in a single driven four-level atomic system

The spontaneous emission decay dynamics of a tripod configuration four-level atom driven by a single laser field is studied.Under different initial conditions,we discuss the effects of quantum interference and detuning of external driving field on atomic spontaneous emission properties.For the larger detuning,the interesting phenomena of the spectral line narrowing are found which stem from the contribution of external driving field.     

光纤陀螺技术发展及军需分析

介绍光纤陀螺技术的发展和应用情况,分析武器系统对光纤陀螺的需求。     

Phase-modulated Autler–Townes splitting in a giant-atom system within waveguide QED

The nonlocal emitter-waveguide coupling, which gives birth to the so called giant atom, represents a new paradigm in the field of quantum optics and waveguide QED. We investigate the single-photon scattering in a one-dimensional waveguide on a two-level or three-level giant atom. Thanks to the natural interference induced by the back and forth photon transmitted/reflected between the atom-waveguide coupling points, the photon transmission can be dynamically controlled by the periodic phase modulation via adjusting the size of the giant atom. For the two-level giant-atom setup, we demonstrate the energy shift which is dependent on the atomic size. For the driven three-level giant-atom setup, it is of great interest that, the Autler–Townes splitting is dramatically modulated by the giant atom, in which the width of the transmission valleys (reflection range) is tunable in terms of the atomic size. Our investigation will be beneficial to the photon or phonon control in quantum network based on mesoscopical or even macroscopical quantum nodes involving the giant atom.     

冷原子穿越激光束的量子隧穿时间

原子通过激光冷却技术能够被制备在低温状态，这时冷原子云会展现出量子力学的波动性.研究了一束冷原子入射到一个蓝失谐的激光束上所表现出的量子力学隧穿效应.蓝失谐的激光束相对于冷原子而言等效于一个量子力学势垒.根据二能级模型，在理论上分析了具有内部结构的原子矢量物质波穿过激光束的量子力学反射与透射，特别是对原子穿越激光束所需的时间——量子隧穿时间进行了详细的研究.量子力学波动性使得冷原子穿越一个激光束时明显地展现出与经典粒子(热原子)不同的结果. 关键词： 冷原子 原子光学 量子隧穿