光脉冲序列对三能级原子重力仪测量精度的影响

提出了一种通过改变激光脉冲序列来提高三能级原子重力仪测量精度的方法.利用提出的描 写原子运动的3×3阶矩阵方法，分析了三能级原子与双色光场的正交相互作用，计算了 原子干涉仪中的相位差，得到了原子重力仪的相位差与重力加速度的关系.发现通过选择合 适的光脉冲序列，可以提高三能级原子重力仪的精度. 关键词： 原子光学 原子重力仪 矩阵方法     

原子重力仪中拉曼光多余边带效应评估

为了减小原子重力仪的体积来提高其实用性,基于电光相位调制器的拉曼光是一个很有吸引力的方案。但是会因此产生额外的激光边带,对绝对重力测量带来很大影响。为了保证绝对重力测量准确度,针对贡献最大的拉曼光多余边带效应,通过理论模型与调制实验相结合的方式,实现其对重力测量影响的优化与评估。实验结果证明了多余边带效应评估方法的准确性,并将其不确定度评估至20μGal。     

用于原子干涉仪的拉曼光的制备

原子干涉仪是利用原子物质波的特性而实现的干涉仪,广泛应用于精密测量领域.在原子干涉仪中,通过拉曼光对原子进行相干操作,拉曼光的质量直接影响着干涉仪的技术指标.基于注入锁定技术,采用普通半导体激光器、声光调制器,实现了功率、频率和位相稳定的拉曼光的制备,并对拉曼光的相位噪声技术指标进行了测试.     

冷原子重力仪及重力梯度仪中的姿态扰动研究

冷原子绝对重力仪和冷原子重力梯度仪在外界动平台上的精度相较实验室精度差距较大,其中最主要的振动噪声目前已经有较为成熟的方案进行抑制,而由于载体转动引起的姿态噪声目前尚未研究。从冷原子干涉仪的敏感机制入手,推导了在姿态扰动情况下冷原子绝对重力仪和重力梯度仪的相位改变,并利用双光子拉曼演化方程给出了相应的高阶灵敏度函数补偿方案,提升了冷原子绝对重力仪和重力梯度仪在复杂环境下的灵敏度和环境适应性。     

基于原子重力仪的车载静态绝对重力测量

目前大多数原子重力仪的装置复杂、体积庞大、环境适应性差,不能应用于野外进行绝对重力测量,这限制了原子重力仪的应用领域.本文利用自研的小型化原子重力仪,集成了一套车载绝对重力测量系统.该系统主要由原子重力仪、被动平台隔震系统、位姿平台调平系统、差分GPS测高系统、不间断电源供电系统及车载空调温控系统等组成.首先,本文对该测量系统的车载环境适应性进行了评估,发现在野外40℃高温、8°大倾角普通路面的环境下,该系统仍然能够正常工作;其次,介绍了车载绝对重力测量的实验步骤及数据处理方法,并测量了车头朝向对绝对重力测量的影响.最后,在野外平坦路面上进行了重复测线工作,评估了系统的内符合绝对重力测量精度,结果约为30μGal;在野外大倾角山体路面,通过测量不同海拔高度点的绝对重力值,得到了地球的垂直重力梯度值,约为-231(36)μGal/m.本文结果为野外绝对重力勘测提供了依据.     

基于车载原子重力仪的外场绝对重力快速测绘研究

地球重力场信息是大地测量学、地球物理学、地球动力学等学科所必需的重要基础信息,重力场测绘是获取地球重力场信息的有效手段.相比于卫星、海洋、航空重力场测绘,车载重力场测绘具有灵活性强、空间分辨率高、精度高等优点.基于相对重力仪和高精度绝对重力基准点可以实现陆域小范围重力场测绘,但相对重力仪存在零点漂移,不适用于长基线、大范围的陆域测绘.本文基于小型化原子重力仪搭建了一套车载绝对重力快速测绘系统,在郊区安静外场环境,由12个测点约3 km的测绘结果评估仪器的内符合精度为0.123 mGal (1 Gal=10^–2 m/s~2),外符合精度为0.112 mGal,并在闹市复杂外场环境下实现了单点调节时间小于2 min,有效测量时间5 min的快速绝对重力测量,通过19个测点跨区约24 km的重力场快速测绘,评估仪器的内符合精度为0.162 mGal,外符合精度为0.169 mGal.最后将原子重力仪的外场重力场测绘数据与卫星重力模型计算的数据进行了比较,发现两者的自由空间重力异常数据的整体变化趋势相吻合.本文为外场绝对重力场快速测绘提供了一种新的方案.     

基于冷原子重力仪的绝对重力动态移动测量实验

动态重力测量可以提高重力场的勘测效率,对基础地质调查、资源勘探、地球物理研究等具有十分重要意义.本文基于冷原子重力仪、惯性稳定平台和牵引动力装置搭建了一套绝对重力动态移动测量系统,并开展了绝对重力动态测量实验.首先测量了不同牵引速度下的垂向振动噪声功率谱,理论分析了其对动态重力测量的影响;其次评估了不同牵引速度对原子干...     

船载系泊状态下基于原子重力仪的绝对重力测量

重力场是反映地球质量分布及变化的重要参数,动态重力测量在地质调查、地球物理、资源勘探等领域有着重要应用.目前动态重力测量均基于相对测量原理,动态相对重力仪存在零点漂移问题,影响其测量性能.动态绝对重力仪可以为相对重力仪提供同步同址校准,解决其长漂问题,因此备受关注.本文基于原子重力仪和惯性稳定平台,搭建了一套船载绝对重力动态测量系统,并在船载系泊状态下开展了绝对重力动态测量实验.经评估,船载系泊环境下的重力测量灵敏度为16.6 mGal/Hz^-1/2,1000 s积分时间内重力测量的分辨率可达0.7 mGal.通过两周的绝对重力测量,评估了系统的稳定性.为了评估绝对重力的动态测量精度,将船上测量点与码头高精度绝对重力基准点的绝对重力值进行了比较,两点之间的绝对重力值差及其不确定度评估结果为(–0.072±0.134)mGal.本文结果为海洋相对重力仪的同时同船校准提供了一种新方案.     

基于冷原子重力仪的船载动态绝对重力测量实验研究

冷原子重力仪正逐渐向小型化、动态化、实用化方向发展,将其应用于深远海绝对重力测量及水下长航时、高精度导航具有十分重要的意义.而目前冷原子重力仪多数尚处于实验室静基座或准静基座测量状态,难以满足动态应用场景下的重力测量需求,因此对冷原子干涉重力测量进行“由静到动”的相关研究十分迫切和关键.本文分析了动态测量的基本原理,给出了冷原子重力仪与加速度计组合测量的基本方法,搭建了一套基于冷原子重力仪和惯性稳定平台绝对动态重力测量系统,并采用冷原子重力仪与传统加速度计组合测量方式,开展了船载动态测量实验.首先,在实验室静态环境下进行了约40 h的连续绝对重力测量,对冷原子重力仪的性能进行初步评估,灵敏度为447μGal/■(1Gal=1 cm/s2),长期稳定度可达2.7μGal.在此基础上开展船载实验,测量船在湖上以约4.6 kn的速度航行,采用重复测线的方式开展了船载绝对动态重力测量.经评估,四条重复测线的内符合精度为2.272 mGal,四个航次外符合精度分别为2.331,1.837,3.988和2.589 mGal.最后,针对实验结果,对可能存在的问题进行进一步分析与总结.本实验研究为海洋...     

Generating of squeezed atom laser via stimulated Raman transition

We present a scheme to generate a squeezed atom laser via stimulated Raman transition of the atoms in Bose-Einstein condensate (BEC) interacting with two light beams, including a weaker squeezed coherent probe light and a stronger classical pump light. The results show that the quantum fluctuation of this atom laser can be periodically squeezed. The squeezing depth of such atom laser is determined by the initial squeezing factor of the probe light, and the squeezing period of that is related to the mean number of atoms in the trap, the strength of interaction between squeezing light and BEC atoms, and the detuning of the light.     

利用受激Raman跃迁制备的原子激光的相干性

研究了利用原子玻色-爱因斯坦凝聚体与光相互作用产生受激Raman跃迁制备的原子激光二阶相干性质。结果表明,这种原子激光是反聚束的,在一定条件下,是二阶相干的。     

利用受激Raman跃迁制备的原子激光的相干性

研究了利用原子玻色-爱因斯坦凝聚体与制备的原子激光的二阶相干性质. 结果表明,这种原子激光是反聚束的,在一定条件下,是二阶相干的.     

皮秒激光抽运高压H_2的受激拉曼散射研究

利用Nd :YAG锁模序列脉冲激光 (10 6 4nm)抽运充有高压H2 的拉曼池 ,输出光束经棱镜分光后投射在屏上 ,在可见光及近紫外光区用彩色胶卷摄得 15个受激拉曼散射光斑 ;经 1m光栅摄谱仪摄谱 ,在 36 5— 6 0 5nm波长范围内得到 6 5条受激拉曼谱线 .通过实验结果与理论计算值的比较 ,证明除了H2 的振动拉曼频移量 4 15 4 6cm- 1 外 ,还有多个振动及转动拉曼频移量共同参与作用 ,从而产生了从紫外到红外众多波长的受激拉曼散射光 .     

多脉冲序列飞秒钛宝石激光的啁啾脉冲放大

在数太瓦钛宝石啁啾脉冲放大系统中（极光Ⅱ升级装置）,对多脉冲序列的放大过程进行了详细的实验研究,获得了多脉冲序列的放大输出.每一个放大脉冲串中包含有19个独立的飞秒单脉冲,其相邻间隔为14.8 ns,对应的重复频率为67.5 MHz.脉冲串的总能量约为122 mJ,各单脉冲能量从20 mJ指数衰减至0.5 mJ,脉宽约为60fs,对应的峰值功率约为10¹¹—10¹⁰W.这种脉冲序列在产生长寿命激光等离子体、激光微加工等方面有重要应用前景.     

Modeling and experimental investigation of short pulse Raman microchip laser

The results of experimental and theoretical investigations of passive Q-switch Raman microchip lasers based on Nd³⁺:LSB active medium and Ba(NO₃)₂ Raman crystal are presented. It has been demonstrated that intracavity Raman conversion in the microchip lasers is a simple and efficient method, capable of delivering high power pulses with sub-100 ps duration. Intracavity generation of the 1st Stokes pulses with duration from 180 down to 48 ps and a peak power of 48 kW has been performed and studied. High peak power and short duration of the 1st Stokes pulses in microchip laser with Ba(NO₃)₂ Raman crystal allows to easily perform extracavity harmonic generation and frequency sum mixing in LBO, BBO, and KTP crystals with discrete-tunable wavelength from ∼1200 down to ∼240 nm. We have developed a generalized model of Q-switched Raman microchip lasers, that takes into account spatial inhomogeneity of pump, laser, and Stokes beams, thermalization within the upper and lower multiplets of activator ions in laser medium, and saturable absorber bleaching and recovery. For the microchip lasers with different saturable absorbers, the model achieves very good agreement with the presented experimental results in a wide range of pump powers.     

Isolated attosecond pulse generation from atom radiated by a three-color laser pulse

We theoretically investigate high-order harmonic and attosecond pulse generation from helium atom in a three-color laser field, which is synthesized by 10 fs/800 nm Ti-sapphire laser and a two-color field consisting of 30 fs/532 nm and30 fs/1330 nm pulses. Compared with harmonic spectrum generated by a monochromatic field, the harmonics generated from the synthesized three-color field show a supercontinuum spectrum with a bandwidth of 235 eV, ranging from the 154 th to the 306 th order harmonic. This phenomenon can be attributed to the fact that the ionization of atoms as well as motion of ionized electron can be effectively controlled in the three-color field. Therefore, an isolated 46-as pulse can be generated by superposing supercontinuum from the 160 th to the 210 th order harmonics.     

用于铯原子受激拉曼绝热输运过程的光源的产生

受激拉曼绝热输运(STIRAP)是一种有效制备和控制原子态的技术,在原子操控和量子信息中具有重要意义,最近几年得到广泛关注.研制用于特定原子的拉曼激光是实现该过程的重要一步.研究了利用光纤波导调制器及干涉滤波器等组成的系统实现用于铯原子STIRAP过程的光源的方法.通过直接调制高频光纤调制器获得正负一级边带,并利用两个...     

皮秒激光瞬态受激喇曼散射的实验研究

本文采用对撞脉冲锁模Nd:YAG激光器输出10ps脉冲串,经KTP非线性晶体腔外倍频,泵浦喇曼介质为二甲亚砜(DMSO)液体.实验研究了不同透镜焦长、焦点位置及不同喇曼介质氏度对瞬态受激喇曼散射的影响,获得了能量转换效率分别为45.6%和10.5%的前、后向一阶斯托克斯-喇曼散射光,并对实验结果进行了讨论.