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原子干涉仪中DDS精密控制激光频率的研究
资料介绍
重力加速度 g是地球重力场中的关键物理参数，高精度的重力测量广泛应用于基础物理、地球物理等研究领域中。因此，研制亚微伽级高精度原子干涉重力仪具有非常重要的科学意义。
在原子干涉重力仪的冷原子喷泉和Raman跃迁过程中，需要对激光的频率进行精确控制。为了满足可移动的原子干涉重力仪对小型化DDS信号源的要求，我们设计实现了一种紧凑稳定的DDS信号源。为了更好地实现DDS的人机交互界面，我们通过LabVIEW编写程序实现单片机与PC机之间的通信。
在冷原子喷泉准备阶段，DDS作为AOM的驱动，其频率直接决定原子团的速度并且影响原子团的温度。我们选用直接测频法评估了DDS信号源输出的单频稳定性及其准确性。从实验结果可知，我们研制的DDS信号源的频率输出为110MHz时，其稳定性在100s积分时间内达到1.0×10?12水平，频率准确性达到4.5×10?10，频率调整步进精度在μHz左右。DC到135MHz频率可调的自制DDS信号源已经用在我们的原子喷泉中，用于冷却和上抛冷原子。
在原子干涉阶段，课题组采用光学锁相环（OPLL）将从激光器的相位锁定在主激光器上进而实现低相噪的Raman光。DDS作为OPLL的本地参考，通过DDS线性扫频实现主从激光器频率差的线性啁啾，从而补偿在原子自由下落过程中重力引起的多普勒频移。通过找出干涉的中心条纹，我们可以得到重力加速度/ g=α keff。由此可以看出，扫频斜率的任何噪声都会贡献到g值的测量中。我们采用拍频的测量方法精确测量了DDS扫频斜率的稳定性，DDS信号源扫频斜率的相对稳定性达到σα/α=5.7×10?11@1s，满足亚微伽级原子干涉重力仪的需求。
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