原子干涉儀中DDS精密控制激光頻率的研究.pdf

1、重力加速度 g是地球重力場(chǎng)中的關(guān)鍵物理參數(shù)，高精度的重力測(cè)量廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)物理、地球物理等研究領(lǐng)域中。因此，研制亞微伽級(jí)高精度原子干涉重力儀具有非常重要的科學(xué)意義。
　　在原子干涉重力儀的冷原子噴泉和Raman躍遷過(guò)程中，需要對(duì)激光的頻率進(jìn)行精確控制。為了滿足可移動(dòng)的原子干涉重力儀對(duì)小型化DDS信號(hào)源的要求，我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種緊湊穩(wěn)定的DDS信號(hào)源。為了更好地實(shí)現(xiàn)DDS的人機(jī)交互界面，我們通過(guò)LabVIEW編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)與PC

2、機(jī)之間的通信。
　　在冷原子噴泉準(zhǔn)備階段，DDS作為AOM的驅(qū)動(dòng)，其頻率直接決定原子團(tuán)的速度并且影響原子團(tuán)的溫度。我們選用直接測(cè)頻法評(píng)估了DDS信號(hào)源輸出的單頻穩(wěn)定性及其準(zhǔn)確性。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，我們研制的DDS信號(hào)源的頻率輸出為110MHz時(shí)，其穩(wěn)定性在100s積分時(shí)間內(nèi)達(dá)到1.0×10?12水平，頻率準(zhǔn)確性達(dá)到4.5×10?10，頻率調(diào)整步進(jìn)精度在μHz左右。DC到135MHz頻率可調(diào)的自制DDS信號(hào)源已經(jīng)用在我們的原子噴泉中，

3、用于冷卻和上拋冷原子。
　　在原子干涉階段，課題組采用光學(xué)鎖相環(huán)（OPLL）將從激光器的相位鎖定在主激光器上進(jìn)而實(shí)現(xiàn)低相噪的Raman光。DDS作為OPLL的本地參考，通過(guò)DDS線性掃頻實(shí)現(xiàn)主從激光器頻率差的線性啁啾，從而補(bǔ)償在原子自由下落過(guò)程中重力引起的多普勒頻移。通過(guò)找出干涉的中心條紋，我們可以得到重力加速度/ g=α keff。由此可以看出，掃頻斜率的任何噪聲都會(huì)貢獻(xiàn)到g值的測(cè)量中。我們采用拍頻的測(cè)量方法精確測(cè)量了DDS掃頻