冷原子束干涉儀信號(hào)檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、隨著原子光學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，原子干涉儀逐漸成為精密測(cè)量領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，因其具有靈敏度高、絕對(duì)測(cè)量、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好等內(nèi)在優(yōu)勢(shì)，在慣性導(dǎo)航和基礎(chǔ)物理學(xué)研究等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。原子光源是構(gòu)成原子干涉儀的基本要素之一，其性能的優(yōu)劣直接決定原子干涉條紋的對(duì)比度和信噪比，從而直接影響測(cè)量精度。對(duì)原子光源性能進(jìn)行測(cè)試表征，優(yōu)化實(shí)現(xiàn)高性能原子光源用于干涉，同時(shí)降低原子能態(tài)測(cè)量的噪聲，是實(shí)現(xiàn)高精度原子干涉測(cè)量的基礎(chǔ)。
　　本文研究冷原子束干涉儀

2、的信號(hào)探測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)冷原子束速度分布和通量等性能的測(cè)試表征與低噪聲能態(tài)信號(hào)檢測(cè)。整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)主要包括三大部分：光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)裝置和軟件系統(tǒng)。在光學(xué)系統(tǒng)部分，為了得到高穩(wěn)定度的激光光源，我們?cè)O(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的激光器控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)由電流驅(qū)動(dòng)和溫度控制兩部分組成，電流在200mA范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，電流控制精度可以達(dá)到1uA，在3-100KHz帶寬內(nèi)交流電流噪聲有效值小于300nA。溫度控制部分采用高度集成的MAX1978作為主控芯片，驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體

3、制冷器(TEC)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，長(zhǎng)期溫度漂移小于2mK，通過(guò)飽和吸收法對(duì)系統(tǒng)激光器進(jìn)行主動(dòng)穩(wěn)頻，激光頻率穩(wěn)定性基本滿足探測(cè)光和阻斷光的使用要求。檢測(cè)系統(tǒng)采用熒光法檢測(cè)原子束與探測(cè)光相互作用產(chǎn)生的熒光信號(hào)，采用飛行時(shí)間法檢測(cè)原子束的縱向速度和速度譜分布。為了收集熒光信號(hào)以提高信噪比，設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的熒光收集裝置，采用PMT作為光電轉(zhuǎn)換器件檢測(cè)熒光信號(hào)。軟件部分采用LABVIEW編寫(xiě)了虛擬儀器操作界面，并在程序中嵌入了MATLAB算法程序，對(duì)檢測(cè)