激光脉冲宽度对高精度原子干涉重力仪的影响

摘要

随着冷原子干涉重力仪不断的发展，对测量精度的追求越来越高，而要实现高精度的原子干涉测量，对冷原子干涉重力仪中的系统误差需要重新考虑，例如包括拉曼光波前弯曲、塞曼效应、重力梯度，激光脉冲宽度在内的各种因素都会给重力加速度的测量精度带来相应的系统误差。因此，要实现高精度的原子干涉测量，从理论上计算各种因素对重力加速度的测量精度的影响，对实验有重要的指导意义。
　　激光脉冲宽度是影响干涉仪测量精度的一项重要的系统误差。以前的工作在均匀引力场中研究了它的影响，然而在实际情况中，地球引力场是不均匀的，所以对于高精度的原子干涉重力仪来说，研究在引力梯度场中这一效应对高精度冷原子干涉重力仪的影响是非常必要的。如果用以前的方法考虑这种情况，理论计算很复杂，得到严格的解很困难。
　　本文主要提供了计算原子干涉仪相位的新理论框架，利用这种处理，分别计算了在无引力场，均匀引力场以及梯度场时激光脉冲宽度引起的干涉相移。如果引力场是均匀的，结果和之前的考虑激光脉冲宽度效应结果相一致；如果不考虑激光脉冲宽度效应，结果和之前的考虑梯度场结果同样相一致。更重要的是此方法为扩展到引力梯度场来考虑激光脉冲宽度的影响提供了可行性的方法，从而为高精度的原子干涉仪提供理论上的支持。通过评估结果，发现如果目标精度是10-11需要考虑脉冲宽度的影响。

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1 引言

1.1 原子干涉的历史背景及应用

1.2原子干涉重力仪简介

1.3原子重力仪的测量原理

1.4计算干涉仪相位的方法

1.5 硕士期间的主要工作

2原子干涉重力仪的理论基础

2.1两能级原子与激光的相互作用

2.2 理论框架

2.3 具体理论推导过程

3激光脉冲宽度对原子干涉仪相位的影响

3.1背景

3.2无引力场时

3.3在均匀引力场中

3.4 扩展我们的方法到重力梯度场中

3.5和路径积分法相比较

结束语

致谢

参考文献