原子干涉仪中dds精密控制激光频率的研究

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1、分类号学号M201270185学校代码10487密级硕士学位论文原子干涉仪中DDS精密控制激光频率的研究学位申请人：陶娟娟学科专业：精密测量物理指导教师：胡忠坤教授、周敏康副教授答辩日期：2015年5月27日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofSciencePreciseControlofLaserFrequencybyDirectDigitalSynthesizerSysteminanAtomInterf

2、erometerCandidate:Juan-juanTaoMajor:PrecisionMeasurementPhysicsSupervisor:Prof.Zhong-kunHuAssociateProf.Min-kangZhouHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体

3、已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内

4、打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要重力加速度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

5、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，−12−10其稳定性在100s积分时间内达到1.010×水平，频率准确性达到4.510×，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

6、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gk=α/。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eff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−11稳定性达到sα/=5.710×@1s，满足亚微伽级原子干涉重力仪的需求。α关键词：DDS信号源激光频率单频稳定性扫频斜率稳定性I华中科技大学硕士学位论文A

7、bstractThegravityaccelerationgisakeyparameteringravityfield.Highprecisiongravitymeasurementhasbeenwidelyusedingeophysicsandfundamentalphysics.Therefore,ithasveryimportantscientificsignificancetodevelopsub-microGallevelatomgravimeter.Inouratomgravimeter,thehomema

8、deDDSisused,whicharethekeyelementsusedtoprecisecontrolofthelaserfrequencybothincoldatomfountainandRamantransitionsprocessinouratomgravimeter.Wedesignedandrealizedthec