拉曼激光的相位噪声研究

论文摘要

原子干涉仪的相位与拉曼激光的相位密切相关,所以,分析拉曼激光的相位噪声对原子干涉仪的测量显得尤为重要。本论文主要对于拉曼激光的相位噪声进行分析与研究,考虑拉曼激光的相位噪声对于原子干涉仪精度的影响,为具体的实验提供参考意见。第一章介绍了本课题的背景及意义。综述了国内外原子干涉仪的研究状况,说明了基于拉曼激光的原子干涉仪的一些相关要求及其特性。第二章从最基本的薛定谔方程出发,论述拉曼激光与原子相互作用过程,说明原子干涉仪测量重力加速度的相关理论。文章讨论了具体的拉曼激光的实现,主要介绍为降低相位噪声而建立的拉曼激光的光锁相环基本理论和微波频率链的设计方案。第三章主要是对拉曼激光的相位噪声的来源进行分析,具体计算拉曼激光的噪声。利用传递函数线性近似的方法得到微波参考频率源的相位噪声,又通过对于光锁相环相位噪声的计算得到拉曼激光的相位噪声模型。第四章计算拉曼激光的相位噪声对于最后测量结果的影响。定义灵敏度系数,得到相位噪声对于跃迁几率的权重函数,求得相位噪声对于重力加速度测量的具体影响结果。通过考虑不同的参考晶振相位噪声的具体计算找到最好的参考频率源,将拉曼激光的相位噪声降低。第五章,对全文的工作进行总结,对实验的改进提出建议。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目次
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 目的和意义
• 2 拉曼激光的基本原理
• 2.1 原子与激光的相互作用
• 2.2 拉曼激光在原子干涉仪中的应用
• 2.3 拉曼激光的实现
• 2.3.1 拉曼激光的光锁相环
• 2.3.2 参考频率链设计方案
• 3 拉曼激光的噪声来源分析
• 3.1 光锁相环的相位噪声模型
• 3.2 微波参考频率链噪声模型
• 3.2.1 振荡器概述
• 3.2.2 A/D转换器的相位噪声
• 3.2.3 高频放大器的相位噪声
• 3.2.4 鉴相器噪声分析
• 3.2.5 倍频器的相位噪声
• 3.2.6 混频器的相位噪声
• 3.2.7 滤波器的模型
• 3.2.8 DDS的相位噪声分析
• 3.3 拉曼激光的相噪分析
• 4 拉曼激光的相位噪声对于原子干涉仪的影响
• 4.1 灵敏度函数
• 4.2 拉曼激光的噪声对原子干涉测量精度的影响
• 4.3 不同参考频率源对拉曼激光相位噪声的影响
• 4.3.1 10MHz参考晶振对拉曼激光相位噪声的影响
• 4.3.2 锁定100MHz晶振对拉曼激光相位噪声的影响
• 5 总结
• 参考文献
• 作者简历