原子干涉重力測量原理性實驗研究.pdf

1、重力加速度g是描述地球重力場的關鍵參數(shù)之一，對其實時實地的精確測量具有重要科學意義。絕對重力測量依賴于高精度的絕對重力儀。原子干涉絕對重力儀因具有較高的靈敏度和測量精度而日益得到重視。為了開展高精度重力測量和相關引力實驗研究，我們進行了冷原子干涉重力測量的原理性實驗研究。冷原子重力儀采用自由落體運動的冷原子作為檢驗質量，用相位相干的Raman 光對其進行操控實現(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、補償重力加速度引起的相移，可以測量出重力加速度的絕對值。原子干涉重力測量的關鍵技術有：首先用磁光阱技術實現(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現(xiàn)原子干涉；最后通過探測原子處于末態(tài)的概率獲得原子干涉條紋和重力加速度信息。
　　 本文詳細介紹了冷原子重力儀的實驗設計、冷原子噴泉的實驗搭建過程、操控原子的鎖相Raman 光研制過程以及利用

3、原子干涉儀測量重力加速度的初步實驗結果。實驗研究表明：⑴原子噴泉高度在1m 內(nèi)可控，上拋后的原子團溫度為7μK，原子數(shù)目在108 量級；⑵Raman 光相噪在100Hz~100kHz 頻段達到-90dBc/Hz；⑶原子干涉重力測量在203s 積分時間對應的噪聲水平為6×10?9 g，并利用該裝置記錄了8天的潮汐數(shù)據(jù)。為了評估原子干涉重力測量的噪聲水平，本文分析了Raman 光相噪、Raman 光功率波動、磁場波動和地面振動噪聲等基本噪聲