用于冷原子干涉的拉曼激光实验研究

用于冷原子干涉的拉曼激光实验研究

论文摘要

原子干涉仪在精密测量领域,例如重力加速度,重力梯度,陀螺仪,精细结构常数和牛顿万有引力常量等方面有十分广泛的应用,另外在基础物理理论的验证方面,如验证等效原理,探测引力波等的也越来越多的使用到了原子干涉仪。在重力加速度测量领域,喷泉式拉曼型87Rb原子干涉仪被国际国内大多数原子干涉仪研究单位使用。而拉曼激光脉冲技术及其相位噪声研究乃至用于与原子相互作用的研究是不可缺少的部分。本文实验实现的光学注入锁定制备的拉曼激光可以用于原子干涉仪,然而原子干涉条纹的相位受到Raman激光相位噪声的极大影响,为此我们在实验上研究了主激光不同实验条件下的相噪。实验上通过光纤EOM(Electro-Optic Modulator)调制和注入锁定结合得到两束频差6.834 GHz,相位锁定的拉曼激光,实验系统中主激光通过6.834 GHz的光纤EOM调制后输出作为种子光注入到从外腔半导体激光器,调节从激光器,实现输出频率为-1级的激光和初步放大。结果显示拉曼激光的拍频线宽不宽于1 Hz,频率可调范围300 MHz,主激光锁频下相位噪声在10Hz~100kHz低于-60 dBc/Hz,并研究了主激光频率不同扫描范围下的拉曼激光相噪。在此基础上,我们还利用制备的拉曼激光脉冲做了与87Rb原子相互作用测量了同向拉曼配置下的拉曼跃迁谱,拉比振荡和拉姆塞花纹,并对结果作了讨论。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 原子干涉仪的发展现状
  •   1.2 拉曼激光在原子干涉中的应用
  •   1.3 论文主要内容
  • 第二章 拉曼激光与原子相互作用原理
  •   2.1 二能级原子与光场的相互作用
  •   2.2 三能级原子的受激拉曼跃迁
  • 第三章 拉曼激光制备方案比较
  •   3.1 光学锁相环法
  •   3.2 声光移频和电光调制锁相方法
  •   3.3 不同实现方案比较
  • 第四章 拉曼激光系统设计与实验搭建
  •   4.1 光学系统
  •     4.1.1 拉曼激光的制备光路
  •     4.1.2 激光频率设计
  •   4.2 电学系统
  •   4.3 测量系统
  •     4.3.1 相噪测量系统
  •     4.3.2 荧光收集系统
  • 第五章 实验结果与分析
  •   5.1 拉曼激光相噪研究
  •     5.1.1 拍频信号分析
  •     5.1.2 主激光锁频下的拉曼激光相噪
  •     5.1.3 主激光频率扫描下的拉曼激光相噪
  •     5.1.4 主激光不同PZT频率下的相噪
  •   5.2 拉曼激光与铷原子相互作用
  •     5.2.1 拉曼跃迁谱
  •     5.2.2 拉比振荡
  •     5.2.3 拉姆塞花纹
  • 第六章 总结与展望
  • 攻读硕士期间主要成果
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 黄敏

    导师: 陆璇辉

    关键词: 电光调制,外腔半导体激光器,注入锁定,拉曼激光,相位噪声

    来源: 浙江大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 物理学,仪器仪表工业

    单位: 浙江大学

    分类号: TH744.3;O437

    总页数: 63

    文件大小: 6603K

    下载量: 83

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