激光与原子的相干性在计量测试领域中的应用进展

上世纪60年代激光刚被发现不久,其良好的相干性就被广泛用于测量设备的研制,在计量领域也以激光为工具建立了各类高水平计量标准,如米定义,几何量及运动量的基标准。半个世纪后的今天,冷原子技术使原子为代表的物质波具有良好的相干特性,它同样被立刻用于计量测试领域,法国计量院提供参与重力国际关键比对的冷原子重力仪就是最好的证明。本文以相干原理为主线,介绍了激光等电磁波在更高分辨力、更大空间范围以及更远物体的运动测量方面的进展,说明激光技术进展对动态测量领域开拓的重要引领作用,同时举例介绍了原子相干性在重力测量以及运动量动态测量中的重要作用。     

拉曼光频移对原子干涉测量中原子数的影响

冷原子干涉测量技术在重力加速度测量等领域已经超越传统测量方法,成为量子精密测量的重要发展方向。在干涉测量过程中,由于原子受到重力场影响,速度不断变化,因此激光相对原子具有多普勒频移效应。本文通过对原子跃迁概率及速度选择的理论分析,计算了在拉曼激光脉冲持续时间内,由于多普勒频移造成的原子跃迁概率改变。进而,具体计算了π/2-π-π/2干涉方案中,频移造成的有效原子数损失,及其对干涉条纹对比度产生的影响。     

拉曼激光相位噪声对原子干涉重力仪测量分辨力的影响

原子干涉重力仪已获得当今g值测量的最高分辨力，使得其在前沿科学研究和精密计量中有广阔的应用前景，但其分辨力的提高受限于包括拉曼激光相位噪声在内的各种噪声。本文通过对拉曼激光相位噪声模型和原子干涉仪中噪声传递过程的研究，发现微波信号源贡献了拉曼激光相位噪声的主要部分；通过计算常见T，τ条件下拉曼激光相位噪声对干涉仪重力测量分辨力的影响，发现100～300 ms内T越大重力仪测量分辨力越高，其中在T =300 ms、τ=20 μs的条件下，单次测量时拉曼激光相位噪声对原子干涉仪相位波动的影响为19.6 mrad，相应对重力仪分辨力的影响为1.35 μGal（1 μGal=10-8 m/s2）。     

拉曼激光相位噪声对原子干涉重力仪测量分辨力的影响

为了保证相控阵雷达的性能,它的天线现场校准越来越受到重视。本文首先介绍相控阵雷达天线现场校准的现状, 提出目前存在的问题。然后分析光学电磁场探测技术优势,阐述基于光子技术的相控阵雷达天线现场校准实现的可行性,建立了现场校准装置。通过实验验证,该技术能实现对相控阵雷达天线现场校准,具有高精度,对天线的辐射场的影响较小,能满足相控阵雷达天线现场校准要求。