冷原子束干涉儀信號檢測技術研究.pdf

1、隨著原子光學技術的迅速發(fā)展，原子干涉儀逐漸成為精密測量領域的研究熱點，因其具有靈敏度高、絕對測量、長期穩(wěn)定性好等內在優(yōu)勢，在慣性導航和基礎物理學研究等領域具有廣泛的應用前景。原子光源是構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比度和信噪比，從而直接影響測量精度。對原子光源性能進行測試表征，優(yōu)化實現(xiàn)高性能原子光源用于干涉，同時降低原子能態(tài)測量的噪聲，是實現(xiàn)高精度原子干涉測量的基礎。
　　本文研究冷原子束干涉儀

2、的信號探測技術，實現(xiàn)冷原子束速度分布和通量等性能的測試表征與低噪聲能態(tài)信號檢測。整個檢測系統(tǒng)主要包括三大部分：光學系統(tǒng)、檢測裝置和軟件系統(tǒng)。在光學系統(tǒng)部分，為了得到高穩(wěn)定度的激光光源，我們設計了專門的激光器控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)由電流驅動和溫度控制兩部分組成，電流在200mA范圍內連續(xù)可調，電流控制精度可以達到1uA，在3-100KHz帶寬內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，驅動半導體

3、制冷器(TEC)進行溫度補償，長期溫度漂移小于2mK，通過飽和吸收法對系統(tǒng)激光器進行主動穩(wěn)頻，激光頻率穩(wěn)定性基本滿足探測光和阻斷光的使用要求。檢測系統(tǒng)采用熒光法檢測原子束與探測光相互作用產(chǎn)生的熒光信號，采用飛行時間法檢測原子束的縱向速度和速度譜分布。為了收集熒光信號以提高信噪比，設計了專門的熒光收集裝置，采用PMT作為光電轉換器件檢測熒光信號。軟件部分采用LABVIEW編寫了虛擬儀器操作界面，并在程序中嵌入了MATLAB算法程序，對檢測