《改進型冷原子噴泉的研究》是依託中國科學院上海光學精密機械研究所，由魏榮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：改進型冷原子噴泉的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：魏榮
- 依託單位：中國科學院上海光學精密機械研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目中，我們提出了冷原子噴泉的改進設計方案，利用摺疊光路和聲光調製器伺服移頻的辦法，有望將光學系統的主雷射功率降低到100毫瓦以下，同時將光路大幅簡化，提高了其可靠性和穩定性，同時我們提出了吸收法探測飛行時間信號的方案，有望將信號強度提高1-2個數量級。本項研究將大幅降低原子噴泉的研製門檻及它對環境的要求，促進以噴泉為平台的許多領域，如原子噴泉鐘、原子干涉儀、空間冷原子鐘的發展。
結題摘要
本項研究提出並實現了原子噴泉的多項改進技術，目的是降低噴泉的複雜性、對環境的要求，提高噴泉的可靠性，為實現連續的商業化噴泉鐘及噴泉干涉儀突破關鍵技術。研究中我們實現了摺疊光路對光學系統的改進，利用兩束雷射多次反射的辦法實現了對冷原子的俘獲、冷卻與上拋，探測原子數（1E7，上拋高度90cm）、冷原子溫度（0.0025mK）等技術指標達到了標準噴泉的水平，它大大降低了原子噴泉對雷射功率的要求（降低了60%以上， 180mW以下），簡化了光路（元器件和光路面積減小了1/3以上），藉助光纖電光調製器，我們實現了利用簡單的電光調製系統代替了複雜的雷射器產生再泵浦雷射，從而實現單半導體雷射器驅動整個噴泉，使噴泉的可靠性大大增加。我們研製了噴泉鐘微波系統，使噴泉的穩定度指標達到5E-13tau^(-1/2)，這是Dick效應決定的晶振（OSA公司8607優選）的噪聲極限。我們實現了利用聲光調製器產生深度轉移光譜對雷射器穩頻及移頻，不過由於器件及調製解調技術的限制，快速移頻（＜1ms）有一定的難度。我們提出了“健康護衛”的想法並將其套用於解決雷射器失鎖和雷射功率起伏對可靠性的影響，通過改進，使相關單元總故障率達到小於1次/100天的水平。上述一些技術突破真正達到了簡化噴泉，提高裝置可靠性和環境寬容性（魯棒性）的目的，部分技術已經被其它小組採用或者正在討論使用，例如摺疊光路相關技術、微波系統被某空間項目所採用，作為其光學設計的基礎。
