王凯楠 程冰 周寅 陈佩军 朱栋 翁堪兴 王河林 彭树萍 王肖隆 吴彬 林强

(浙江工业大学理学院, 浙江省量子精密测量重点实验室, 杭州 310023)

拉曼光产生技术是量子精密测量领域的一个重要研究内容, 是冷原子重力仪、冷原子陀螺仪等量子惯性传感器的关键技术.对于铷87原子, 需要两束频差6.834 GHz且相位稳定的780 nm激光来产生拉曼光.基于两台外腔式780 nm激光器, 并利用光学锁相环技术可以产生拉曼光, 但系统复杂、环境适应性不强.基于内腔式1560 nm激光器, 通过倍频和电光调制技术也可以产生拉曼光, 虽然系统简单、环境适应性强, 但测量性能受边带效应影响.受限于内腔式激光器的线宽及反馈带宽性能, 一般无法利用光学锁相环方法来产生拉曼光.鉴于此, 本文基于两台新型外腔式1560 nm激光器和自制锁相电路系统, 实现了一套低相噪的拉曼光系统, 相位噪声功率谱在1—10 kHz频段低至–95 dBc/Hz.通过与780 nm双激光器及混合双激光器锁相性能进行比较, 发现该方案略具优势.此外, 通过分段积分的方法分析了该锁相性能对冷原子干涉仪相位噪声的影响.本文实验结果为研制小型化、外场适用的拉曼光系统提供了一种方案.

1 引 言

冷原子干涉仪自出现以来得到迅猛发展, 目前已经成为量子精密测量领域的一个重要工具.基于冷原子干涉仪可以精确测量基本物理常数[1]、验证等效原理[2,3]、寻找暗能量[4,5]等; 此外, 冷原子干涉仪还可以应用于高精度重力加速度[6,7]、重力场梯……