论文部分内容阅读
可微型化的被动型相干布居囚禁(Coherent population trapping, CPT)原子频标在全球卫星定位系统(Global Position System, GPS),水下导航、无人驾驶器等领域越来越受到人们的青睐。本论文针对小型和微型CPT原子频标频率稳定度指标不高的缺陷,研究了改善CPT原子频标频率稳定度的办法,主要通过两个方法来实现：CPT共振与Ramsey时域分离振荡场相结合的构型来压窄CPT共振谱线线宽,以及通过lin(?)lin CPT构型来提高CPT信号对比度。本论文工作主要获得了如下的研究成果：1.实现了基于垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Lasers, VCSEL)的Ramsey-CPT两脉冲干涉条纹,验证了Ramsey-CPT原子频标小型化的可行性2.研究了多脉冲Ramsey-CPT干涉,提出了一种多脉冲干涉时序,并获得了多重干涉条纹,该条纹可以使原子频标可靠地锁定于Ramsey-CPT干涉谱线的中心条纹。3.研究了通过电子学方法控制微波通断产生等效光脉冲,实现了Ramsey-CPT干涉,为微型Ramsey-CPT原子频标探索出一条实现路径。4.提出了基于VCSEL的Ramsey-CPT分时调制解调锁定方案,为Ramsey-CPT原子频标的锁定解决了重要技术问题。5.研究了通过AOM高次边带产生相干双色光方案,该方案为EIT实验提供了低成本且高度相干的双色光源。将该方案用于lin丄lin CPT实验,获得对比度达到30%的CPT信号。6.研究并实现了通过两个VCSEL在边带注入锁定构型中产生相干准双色光的方案。将该小体积、低功耗、低成本的相干准双色光源应用于CPT共振实验,获得了对比度达到60%的CPT信号。该方案为实现高性能微型化CPT原子频标克服了一项重要技术阻碍,可望大幅改善微型CPT原子频标的频率稳定度性能。我们的研究表明：应用本论文工作获得的研究成果,可以使小型化CPT原子频标的频率稳定度提高到4×10-12t-1/2的水平,较现有一般的小型化CPT原子频标提高一个量级；应用于微型CPT原子频标,也可望使其频率稳定度提高一个量级。