Sr atom interferometry with the optical clock transition as a gravimeter and a gravity gradiometer
我们利用锶原子的$^{1}$ S $_{0}$- $^3$ P $_0$时钟跃迁来表征重力仪和重力梯度仪的性能。我们使用这种新的量子传感器来测量重力加速度的相对灵敏度为$1.7\times10^{-5}$，代表了第一个实现的原子干涉重力仪的基础上的单光子跃迁。各种噪声的重力仪的贡献进行测量和表征，与目前的主要限制灵敏度被视为是固有的噪声的干涉激光本身。在重力梯度仪配置中，在人为引入的$π/2$ ~rad的微分相位下，获得了1.53~rad/ $\sqrt{Hz}$的微分相位灵敏度。我们实验研究的对比度和能见度的影响，基于各种参数，并实现了总的干涉时间为30毫秒，这是比以前报道的这种干涉仪。采用$^{88}$ Sr原子的本装置的表征和确定的限制为未来开发具有碱土和类碱土原子（例如，$^{87}$ Sr、Ca、Yb）。
2019-07-24 physics.atom-ph
A cold atom pyramidal gravimeter with a single laser beam
本文提出了一种小型冷原子重力仪的实现方案。中空金字塔结构的使用允许实现所有功能：捕获，干涉仪和检测，独特的激光束导致复杂性和体积的急剧减少。特别是，我们证明了一个相对灵敏度为1.7 × 10-7的重力加速度（g）在一秒钟，与中等激光功率为50毫瓦。这种简单的几何结构与如此高的灵敏度相结合，为实际应用开辟了广阔的前景（P. Bouyer和A. Landragin，专利号FR 2009/000252，2009）。
2010-04-29 physics.atom-ph
Establishing a relativistic model for atomic gravimeters
本工作建立了一个高精度的相对论理论模型：从研究基于坐标变换的有限光速效应出发，进一步扩展研究方法，分析整体相对论效应。该模型的提出促进了原子干涉法检验广义相对论的发展。
2019-06-11 hep-ph physics.atom-ph
A compact differential gravimeter at the quantum projection noise limit
原子干涉测量为电子物理学和惯性传感提供了新的前景。我们提出了一种新型的基于量子的仪器的工业原型：一个紧凑的，可运输的，差分量子重力仪，能够同时测量重力加速度，$g$，和它的垂直梯度，$Γ_{zz}$的绝对值。虽然对g的灵敏度与最好的工业重力仪竞争，但$Γ_{zz}$的灵敏度达到了量子投影噪声设定的极限，从而实现了前所未有的0.1 E（$1E=1\times 10^{-9}s^{-2}$）的长期稳定性。这种独特的两用仪器为地球物理学、土木工程和重力辅助导航等领域的新应用铺平了道路，在这些领域，精确绘制引力场起着重要作用。
2022-01-10 physics.atom-ph
Influence of optical aberrations on the accuracy of an atomic gravimeter
本文通过数值模拟研究冷原子干涉重力仪中激光波前像差的影响，指出需采用高阶 Zernike 描述并考虑像差传播，且 delta-kicked 原子云可有效抑制该系统误差。
2025-05-14 physics.atom-ph
Underground operation at best sensitivity of the mobile LNE-SYRTE Cold Atom Gravimeter
低噪声的地下环境提供了评估高灵敏度传感器（如加速度计、陀螺仪、地震仪等）最终性能的条件。例如，这种设施是观测地球物理研究所感兴趣的微小信号的理想选择。我们安装了冷原子重力仪的LSBB（LSBB）提供了这样一个环境。我们在这里报告的最佳短期灵敏度以往任何时候都没有任何地面隔振系统，这样的仪器：$10^{-8}$米.秒$^{-2}$在100秒的测量时间。
2014-04-27 physics.atom-ph physics.ins-det
Stability comparison of two absolute gravimeters: optical versus atomic interferometers
本文报道了卢森堡大学的LNE-SYRTE冷原子重力仪和FG 5X-216两台不同技术的移动式绝对重力仪的稳定性的直接比较。这些仪器依赖于两种不同的操作原理：原子干涉和光学干涉。这项比较是在卢森堡的Walferdange地下地球动力学实验室进行的，当时是上一次绝对重力仪国际比较（ICAG-2013）的开始。我们分析了一个2 h10持续时间的共同测量，并发现，CAG显示出更好的免疫力方面的变化，振动噪声的水平，以及一个稍好的短期稳定性。
2014-06-19 physics.atom-ph physics.geo-ph physics.ins-det
Compact active vibration isolation and tilt stabilization for a portable high-precision atomic gravimeter
在高精度原子重力仪中，需要静止质量来提供重力参考，其通常是拉曼激光束的回射镜，其寻址特定自由下落原子测试质量的两个超精细基态。我们构造了一个紧凑的主动反馈控制系统的回复反射镜，提供在垂直轴上的振动隔离以及在水平面内的两个旋转稳定。主动反馈控制在0.03至10 Hz的频率范围内提供高达300倍的垂直振动衰减，在嘈杂的实验室环境中提供约$\pm$ 1 $μ$ rad的倾斜稳定性。该系统已在便携式重力仪上实现了高精度重力测量，其灵敏度达到$6.4\times 10^{-8}$ g/ $\sqrt{\text{Hz}}$，积分时间为4000 s，分辨率为$2.8\times 10^{-9}$ g。
2022-10-15 physics.atom-ph quant-ph
Precision atomic gravimeter based on Bragg diffraction
提出了一种基于自由落体冷原子相干布拉格衍射的精密重力仪。传统上，原子重力仪通过驱动两个内部原子状态之间的跃迁，使用受激拉曼跃迁来分离动量空间中的云。布拉格干涉仪仅利用单个内部状态，因此不易受环境扰动的影响。在这里，我们表明，从磁光阱中提取的原子使用加速光晶格是一个合适的源布拉格原子干涉仪，允许有效的分束和随后的分离的动量状态的检测。尽管原子衍射固有的多状态的性质，我们能够建立一个马赫-曾德尔干涉仪使用布拉格散射，实现了灵敏度的重力加速度的$Δg/g = 2.7\times10^{-9}$与1000秒的积分时间。该装置还可以通过对光脉冲序列的简单修改而转换为重力梯度仪。
2012-07-06 physics.atom-ph quant-ph
An entanglement-enhanced atomic gravimeter
本研究针对原子干涉仪分辨率受量子涨落限制的问题，提出结合玻色-爱因斯坦凝聚体与δ脉冲准直的纠缠增强重力仪，实现了超越标准量子极限的灵敏度，提升了长基线扩展能力。
2025-05-19 physics.atom-ph quant-ph
Atomic gravimeter robust to environmental effects
本文提出一种光学晶格原子重力仪，利用F=3,4超精细基态原子作为共磁强计，实现对倾斜、强磁场及振动的强鲁棒性，并在紧凑结构中达到0.7 mGal/√Hz灵敏度。
2023-05-09 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Comparative Analysis of Phase Noise for different configurations of Bragg lattice for an Atomic Gravimeter with Bose-Einstein Condensate
本文比较了基于玻色-爱因斯坦凝聚体的原子重力仪中两种布拉格光束生成构型的相位噪声，发现单声光调制器携带双锁相频率的构型可将10 kHz以下频带相位噪声抑制4.7倍，并在10 ms干涉时间内实现99.7 μGal/√Hz的灵敏度。
2023-12-01 physics.atom-ph quant-ph
Compact single-seed, module-based laser system on a transportable high-precision atomic gravimeter
一个单一的种子，基于模块的紧凑型激光系统上演示了一个可移动的$^{87}\text{Rb}$为基础的高精度原子重力仪。原子干涉所需的激光频率由自由空间声光调制器（AOM）和谐振电光相位调制器（EOM）提供。来自同一激光器的两个光路之间的光学锁相环提供了分别使用AOM和EOM的由6.835 GHz的超精细频率分离的两个激光频率之间的容易的频率操纵。我们的方案避免了寄生拉曼跃迁存在于直接EOM调制方案（直接调制在超精细分裂的频率），这对重力测量的准确性有不利影响。光锁相环还通过拉曼激光器的相位偏移提供了一种方便的振动补偿方式。此外，模块化设计方法允许每个单独的光学模块上的即插即用性质，并且还增加了光学系统的机械稳定性。我们证明了高精度的重力测量与17.8 $μ\text{Gal}$稳定超过250秒的平均时间和2.5 $μ\text{Gal}$稳定超过2小时的平均时间。
2022-10-21 physics.atom-ph quant-ph
Compact cold atom gravimeter for field applications
介绍了一种用于野外应用的冷原子重力仪。尽管我们的重力仪很紧凑，但我们获得的性能（灵敏度为42微伽/赫兹^[0.5]，精度为25微伽）接近最好的重力仪。我们报告的重力测量在电梯，这使我们确定地球的重力梯度的精度为4 E。在非实验室环境中的这些测量表明，我们的重力仪技术是足够紧凑，可靠和强大的现场应用。最后，我们报告的重力测量在一个移动的电梯，开辟了绝对重力测量在飞机或船。
2013-02-06 physics.atom-ph physics.ins-det
Gravity surveys using a mobile atom interferometer
流动重力测量在计量学、导航学、大地测量学和地球物理学中具有重要意义。原子重力仪可能是最精确的移动重力仪之一，但目前受到复杂和脆弱的限制。在这里，我们展示了一个移动原子重力仪，测量潮汐重力变化在实验室中，以及在现场测量重力。潮汐重力测量的灵敏度为37 $μ$ Gal/ $\sqrt{\rm Hz}$，长期稳定性优于2 $μ$ Gal，揭示了海洋潮汐负荷效应，并记录了几次远震。我们在伯克利山进行重力测量，精度约为0.04 mGal，并根据垂直重力梯度确定地下岩石的密度。凭借简单和灵敏度，我们的仪器为原子重力仪的现场应用铺平了道路。
2019-07-29 physics.atom-ph physics.geo-ph physics.ins-det
The effect of wavefront aberrations in atom interferometry
波前像差是目前原子干涉仪中最大的不确定因素之一。我们提出了一个详细的数值和实验分析，这种效果的基础上测量像差从光学窗口。通过在原子重力仪的喇曼光路中放置窗口，我们首次验证了与理论非常一致的诱导偏置。我们的方法可以用来减少原子重力仪的不确定度由一个数量级的误差小于$3\times 10^{-10}\,g$，它适用于各种各样的原子干涉仪与热或超冷原子。我们讨论了我们的方法的局限性，潜在的改进及其在未来几代实验中的作用。
2015-06-13 physics.atom-ph
Measurement of gravitational acceleration in a single laser operated atomic fountain
本文利用自研冷原子重力仪在原子喷泉几何中通过拉曼脉冲原子干涉术测量本地重力加速度，在1350秒积分时间内实现了621 μGal的灵敏度。
2024-05-07 physics.atom-ph quant-ph
Amplitude Modulation Noise Suppression of Dynamic Atom Gravimeters
Wuhan Institute of Physics and Mathematics, Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院武汉物理与数学研究所，精密测量科学与技术创新学院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Wuhan Institute of Quantum Technology（武汉量子技术研究院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文研究动态原子重力仪中振幅调制噪声对性能的影响，提出基于冷原子云运动参数拟合的方法，有效抑制噪声并提升测量精度。
2026-05-11 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
State labelling Wannier-Stark atomic interferometers
利用囚禁在一维光晶格中的~（87）Rb冷原子，实现了不同Wannier-Stark原子态相干叠加的原子干涉仪。提出了两种不同的陷波干涉仪方案：对时钟频率和外力都敏感的Ramsey型干涉仪和只对外力敏感的对称手风琴型干涉仪。我们评估这些计划的灵敏度和准确性方面的限制，并讨论其作为力传感器的应用。作为第一步，我们应用这些干涉仪的布洛赫频率的测量和演示的紧凑型重力仪。
2013-01-23 physics.atom-ph
Operating an atom interferometer beyond its linear range
本文证明了原子干涉仪惯性传感器在用于辅助测量外振动时，可以在超出其线性范围的情况下工作，并且仍然保持较高的加速度灵敏度。我们提出并比较了两种测量程序（条纹拟合和非线性锁定），可以用来提取的干涉仪的平均相位时，干涉仪的相位波动超过$2π$。尽管在巴黎市中心的城市环境中没有任何振动隔离，使用低噪声地震仪测量地面振动使我们的原子重力仪在夜间达到$5.5\times10^{-8}$ g在1 s的灵敏度。我们的重力仪在地震期间以优异的灵敏度运行的能力也证明了测量对大振动噪声的鲁棒性。我们的高重复率允许恢复真正的低频地震振动，确保适当的平均。这些技术为其他领域的应用开辟了新的前景，如导航和地球物理学。
2008-06-01 physics.atom-ph
Mapping the absolute magnetic field and evaluating the quadratic Zeeman effect induced systematic error in an atom interferometer gravimeter
精确地计算二次塞曼效应引起的系统误差对研制原子干涉仪以达到该量级的精度是很重要的。本文报道了基于拉曼光谱的磁场测量的实验研究和二次塞曼效应引起的重力原子干涉仪（GAIN）系统误差的估算。讨论了喇曼持续时间和频率步长对磁场测量不确定度的影响，给出了矢量光移（VLS）和张量光移（TLS）引起的磁场测量偏差，测量了GAIN干涉仪腔内的绝对磁场，空间分辨率为12.8 mm，测量不确定度为0.72 nT，并对GAIN二次塞曼效应引起的重力测量误差进行了评估如.本文所述方法对于精确绘制真空中的绝对磁场和减小基于拉曼跃迁的精密测量（如原子干涉重力仪）中二次塞曼效应引起的系统误差具有重要意义。
2018-05-15 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Adaptive Robust High-Precision Atomic Gravimetry
针对原子重力仪难以兼顾精度、动态范围与抗噪性的问题，提出基于自适应贝叶斯量子估计、由短到长调整询问时间的干涉测量协议，显著提升噪声环境下的精度并改善时间标度。
2025-01-07 physics.atom-ph quant-ph
Influence of lasers propagation delay on the sensitivity of atom interferometers
在基于双光子跃迁的原子干涉仪中，由于激光束路径的不同而引起的延迟使得干涉仪对激光频率的波动非常敏感。我们首先研究，在一般情况下，激光频率噪声如何影响干涉仪测量的性能。我们的计算进行了比较与我们的冷原子重力仪的基础上受激拉曼跃迁的测量。最后，我们将这项研究的情况下，冷原子梯度计。
2007-01-02 physics.atom-ph
Absolute quantum gravimeters and gradiometers for field measurements
针对地球科学领域对高精度、高鲁棒性重力测量设备的需求，本文回顾了基于物质波干涉术的绝对量子重力仪工作原理，展示了16台设备的μGal级可复现性能，并介绍了可同时测重力加速度与垂直梯度的差分量子重力仪的最新进展。
2024-05-17 physics.atom-ph physics.geo-ph physics.ins-det
Measuring the gravitational acceleration with precision matter-wave velocimetry
原子重力仪的主要局限性之一是测量平台的振动噪声，无法与相关加速度信号区分开来。我们展示了一种新的方法来执行原子干涉测量的重力加速度，而不需要任何振动隔离系统或后校正的基础上，地震仪数据监测在传感器头的剩余加速度。我们用两台后续的Ramsey干涉仪测量了自由下落的冷原子样品的速度变化，从而确定了它们所经历的引力加速度。我们的仪器具有分数稳定性的$ 9 \times 10^{-6}$在1秒的积分时间，一个数量级优于标准的马赫-曾德尔干涉仪操作时，没有任何振动隔离或应用后校正。使用这种技术，我们测量的重力加速度在我们的实验室，这是在很好的协议与先前的确定获得的FG 5机械重力仪。
2018-03-30 physics.atom-ph
Demonstration of static atomic gravimetry using Kalman filter
静态原子重力仪的测量精度在短期内受到高斯白噪声的限制，这使得以往的工作不可避免地要进行积分才能达到所要求的精度。本文提出了一种基于量子投影噪声的统计模型，并将卡尔曼滤波应用于静态原子重力测量中的波形估计。通过卡尔曼滤波器对高斯白噪声的有效去除，重力测量噪声在短期内得到了整形，并呈现出与随机游走相对应的$τ^{1/2}$特征。在200小时的静态重力测量中，使用卡尔曼滤波的原子重力仪显示出良好的灵敏度为0.6 $\rm{nm/s^2}/\sqrt{\rm{s}}$，并且在单个样品的测量时间上突出了1.7 $\rm{nm/s^2}$的精度。所获得的测量噪声也低于低于$\sim$ 30 s的量子投影极限。
2022-08-31 physics.atom-ph
Phases and relativity in atomic gravimetry
在完全相对论的背景下，讨论了原子重力仪建立在受激拉曼跃迁的可观察到的测量相位。它是写在激光相位下相对论规范变换不变。退相是光和原子贡献的总和，它们通过相互作用顶点处的守恒定律相互作用而彼此连接。在一个封闭的几何形状的情况下，一个紧凑的形式的失相写在一个勒让德变换的激光相位。通过讨论用于补偿多普勒频移的两种技术来说明这些一般表达式，一种对应于啁啾频率，另一种对应于斜坡变化。
2012-07-25 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Lineshape-asymmetry-caused shift in atomic interferometers
Novosibirsk State University（新西伯利亚国立大学）；Institute of Laser Physics SB RAS（俄罗斯科学院西伯利亚分院激光物理研究所）；Novosibirsk State Technical University（新西伯利亚国立技术大学）
研究原子干涉仪中由光谱线形不对称性引起的位移，揭示其与 Ramsey 脉冲间间隔时间的反立方关系，对紧凑型原子干涉仪的计量意义重大。
2025-12-20 physics.atom-ph
Atomic superheterodyne receiver Sensitivity estimation based on homodyne readout
该研究将里德堡原子外差接收机与MZI结合，利用透射激光相移评估接收灵敏度，并通过密度矩阵稳态解分析激光与本地微波失谐带来的灵敏度增益。
2023-09-28 physics.atom-ph
Atom interferometer as a selective sensor of rotation or gravity
在地球重力和重力梯度力，离心力和科里奥利力引起的地球自转的存在下，时域原子干涉仪的相位计算精度高达与脉冲之间的时间间隔的第四度成比例的条款。我们考虑了双环原子干涉仪，找到了适当的条件，以消除其对加速度的敏感性，以获得原子陀螺仪，或消除对旋转的敏感性，以提高原子重力仪的精度。这些干涉仪的连续使用允许测量加速度和旋转频率在垂直于重力加速度的平面上的投影的所有分量。提出了在非对向传播光场驱动的拉曼跃迁中原子干涉的概念，以排除影响原子陀螺精度的受激回波过程。利用非对向传播光场可以得到一种新的Ramsey条纹，这种条纹产生于单向拉曼脉冲中，并因此以两量子线中心为中心。Wigner表示中的密度矩阵用于执行计算。结果表明，在非惯性系中，对于具有完全量子化空间自由度的原子，在脉冲间隔时间内，该密度矩阵服从经典Liouville方程。
2006-08-22 physics.atom-ph
Dual atomic interferometer with a tunable point of minimum magnetic sensitivity
原子干涉仪经常受到磁场波动的影响。在零磁场下使用时钟转变可使这些波动的影响最小化。在铷中还有另一个转变，它使3.2 G时的磁灵敏度最小。我们结合前面两个转变，在2.2和3.2 G之间的可调磁场下获得最小磁灵敏度。这两个干涉仪相互独立地发展，我们通过用微波脉冲改变两个转变中的人口来控制磁灵敏度。
2016-10-21 physics.atom-ph
Space-time sensors using multiple-wave atom levitation
迄今为止，最好的时钟通过将样品捕获在光晶格中来控制原子运动，然后通过用频率受控的不同激光照射这些原子来询问原子跃迁。为了同时完成这两项任务，并与相同的激光场，我们建议，而不是使用悬浮的玻色-爱因斯坦凝聚体通过多波原子干涉。悬浮的凝聚物在动量上经历相干的局部化，在高度上经历受控的扩散。样品悬浮受用于频率或加速度测量的共振条件约束。所选择的垂直几何形状解决了在先前的光学时钟中也使用原子干涉的样品自由降落所施加的限制。这种配置产生多波干涉，使悬浮和提高测量灵敏度。这种装置类似于动量空间中的原子谐振器，是现有原子钟和重力仪的一种有吸引力的替代方案。
2009-09-22 cond-mat.other physics.atom-ph quant-ph
The theory of quantum levitators
我们发展了一个统一的理论，时钟和重力仪使用的多个原子波的干涉放在悬浮的旅行光脉冲。受光学方法的启发，我们提出了一个传播不变量，它可以解析地导出样品在光脉冲序列上散射的波函数。相对于频率或加速度测量的设备灵敏度的完整表征。这些结果与以前的数值模拟结果一致，证实了通过多原子波干涉提高灵敏度的猜想。一个现实的实验实现这样的时钟架构进行了讨论。
2011-06-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Measurement of the sensitivity function in time-domain atomic interferometer
本文分析了时域原子干涉仪对用于操纵原子波包的激光相位噪声的灵敏度。灵敏度函数的情况下计算的三脉冲马赫-曾德尔干涉仪，这是两个惯性传感器的配置，我们正在建设的BNM SYRTE。我们成功地将此计算与实验测量进行了比较。干涉仪的灵敏度受到激光器的相位噪声以及残余振动的限制。我们评估的性能，可以获得与国家的最先进的石英振荡器，以及锁相环的残余相位噪声的影响。对振动水平的要求也是从同样的形式主义中推导出来的。
2005-10-21 physics.atom-ph
Sensitivity to alpha-variation in ultracold atomic-scattering experiments
我们提出的数值计算铯和汞估计的精细结构常数α的变化的散射长度的灵敏度。所使用的方法遵循Chin和Flambaum的思想[Phys. Rev. Lett. 96，230801（2006）]，其中考虑了对电子与质子质量比β的变化的敏感性。我们证明，对于重系统，α的变化的灵敏度是相同的数量级的变化的β。在窄的费什巴赫共振附近，灵敏度的增强可超过9个数量级。
2011-03-07 physics.atom-ph
An all-optical intrinsic atomic gradiometer with sub-20 fT/cm/$\sqrt{\rm Hz}$ sensitivity in a 22 $μ$T earth-scale magnetic field
在这项工作中，我们展示了一个高灵敏度的原子梯度仪能够在地球场水平的环境中运行。我们应用四倍于拉莫尔频率的光脉冲序列，在22 $μ$ T的有限场强下实现梯度计灵敏度<20 fT/cm/ $\sqrt{\rm Hz}$。实验时序可以调谐到感兴趣的场幅度。我们的一维全光学梯度计在4cm基线上的单个蒸气室的两个区域之间执行差分测量。我们的研究结果铺平了道路，扩展操作在更高的维度，矢量灵敏度，和更先进的梯度仪。
2020-11-16 physics.atom-ph
Enhancing sensitivity of atomic microwave receiver combining laser arrays
针对里德伯原子微波接收器灵敏度受噪声限制的问题，提出结合激光阵列的方案，实验实现23 nV/cm/Hz¹ᐟ²的灵敏度及10 dB信噪比提升，为超高灵敏度原子接收器设计提供新途径。
2024-10-05 physics.atom-ph
Can a quantum nondemolition measurement improve the sensitivity of an atomic magnetometer?
考虑了利用连续量子非破坏测量引起的自旋压缩的理想化原子磁力计的噪声特性。这种磁力计通过检测远失谐光的旋光度来测量$N$原子自旋的自旋进动。基本噪声源包括量子投影噪声和光子散粒噪声。对于比在没有光的情况下观察到的自旋弛豫时间（$τ_{\rm rel}$）除以$\sqrt{N}$短得多的测量时间，磁力计的最佳灵敏度缩放为$N^{-3/4}$，因此可以实现优于通常灵敏度缩放为$N^{-1/2}$的优点。然而，在较长的测量时间，优化的灵敏度缩放为$N^{-1/2}$，作为一个普通的散粒噪声限制磁强计。如果使用强压缩探测光，原则上可以在很短的测量时间内达到海森堡不确定性极限。然而，如果测量时间超过$τ_{\rm rel}/N$，则再次恢复$N^{-1/2}$缩放。
2004-07-24 physics.atom-ph
A New Method for Gravitational Wave Detection with Atomic Sensors
激光频率噪声是利用长基线光学干涉术探测引力波的主要噪声背景。改善这种噪声需要在一个以上的干涉仪基线上几乎同时进行应变测量，例如，对于天基探测器来说，需要两个以上的卫星，或者对于地基探测器来说，需要两个干涉仪臂。基于光学原子钟和原子干涉术的最新进展，我们提出了一种新的探测策略，它可以在长基线上工作，并且不受激光频率噪声的影响。激光频率噪声被抑制，因为信号严格来自两个原子系综之间的光传播时间。这种新型传感器允许仅用单个基线进行灵敏的引力波探测。这种方法也有实际应用，例如，超灵敏重力仪和重力梯度仪的发展。
2013-04-27 astro-ph.IM gr-qc hep-ph
Enhanced laboratory sensitivity to variation of the fine-structure constant using highly-charged ions
我们研究的原子系统，在光学原子钟的频率范围内，并具有增强的灵敏度的精细结构常数，α的潜在的时间变化。高灵敏度是由于来自三个因素的相干贡献：高核电荷Z，高电离度，以及所涉及的状态的构型组成的显着差异。尽管电离能很大，但组态交叉使频率保持在光学范围内。我们讨论了一些有希望的例子，有最大的α原子系统中看到的敏感性。
2010-07-08 physics.atom-ph
Low noise phase-locked laser system for atom interferometry
利用锁相光纤激光器实现了一种用于原子干涉测量的低噪声激光系统，其中FEOM反馈环和窄线宽极大地提高了OPLL的性能。该激光系统证明有助于2.2毫拉德每次拍摄的干涉仪噪声，并允许连续长期运行超过115小时，而不会重新锁定在现场测试。此外，配备有该锁相激光系统的移动式重力仪在1500 s内达到29 μ Gal/ \sqrt{Hz}的灵敏度和1.1 μ Gal的分辨率，表现出与现有技术相当的性能。
2022-03-21 physics.atom-ph physics.ins-det
The polarization and the fundamental sensitivity of $^{39}$K ($^{133}$Cs)-$^{85}$Rb-$^{4}$He hybrid optical pumping spin exchange relaxation free atomic magnetometers
混合光抽运无自旋交换弛豫（SERF）原子磁力计可以实现磁场和惯性的双灵敏度测量。研究了基于$^{\text{39}}$ K-$^{\text{85}}$ Rb- $^{\text{4}}$ He和$^{\text{133}}$ Cs- $^{\text{85}}$ Rb-$^{\text{4}}$ He的两种混合光抽运SERF磁强计的$^{\text{85}}$ Rb偏振特性。发现了$^{\text{85}}$ Rb的偏振态分别随缓冲气体$^{\text{4}}$ He和淬灭气体$_{\text{2}}$的数密度、抽运光的抽运速率和样品池温度的变化而变化，为磁强计的设计提供了实验指导。我们得到了散粒噪声对混合光泵SERF磁强计基本灵敏度的一般公式。该公式描述了磁强计的基本灵敏度随缓冲气体和淬灭气体的数密度、泵浦光的泵浦速率、外磁场、池有效半径、测量体积、池温度和测量时间的变化。当$^{\text{85}}$ Rb极化为$0.1116$时，PDMATHABMMPDMATHABMVPDMATHABMPDMATHABMPDMATHABMUPDMATHABMV和PDMATHABMNK- $^{\text{4}}$磁力仪的基本灵敏度在两种磁力仪之间最高.我们估计混合光泵SERF磁力仪的基本灵敏度极限优于$1.8359\times10^{-2}$ $aT/Hz^{1/2}$，高于K SERF原…
2017-07-12 physics.atom-ph
Enhanced sensitivity to the fine-structure constant variation in Th IV atomic clock transition
计算结果表明，Th^{3+}离子从基态的5f_5/2-7s_1/2 23131 cm^{-1}跃迁对精细结构常数α（q=-75300 cm^{-1}）的时间变化非常敏感.该谱线很窄，离子已被俘获和激光冷却，正位移谱线5f_5/2-5f_7/2 4325 cm^{-1}（q=+2900 cm^{-1}）可作为参考。也可以与另一个原子或离子中的正位移进行比较。这使得Th^{3+}成为搜索α变化的良好候选者。
2009-10-19 physics.atom-ph
Gradiometry-free noise suppression in RF atomic magnetometers
我们证明了基于光泵射频（RF）原子磁力计的传感器的灵敏度检测到的RF磁场的偏振状态，并测量$>$ 36 dB的幅度灵敏度差异相反的圆场极化。这种灵敏度可以用于创建新的传感器，该传感器将允许信号检测，同时抑制环境噪声，而不管信号源和噪声源之间的距离，与传统的梯度测量配置相反。另外，这种传感器将是定向敏感的，因为所检测到的信号的相位被示出为取决于传感器的检测轴与到发射器的方向之间的角度。
2018-09-24 physics.atom-ph
Characterization of polarimetric based three axis atomic magnetometer
研究了单束三轴原子磁力仪的工作原理。磁力计在存在小偏置磁场的情况下工作。并与Bloch方程的分析进行了比较。沿三个正交方向的设备的灵敏度测量在低频区，其中1/f噪声不利地影响灵敏度。利用李萨如图分析了三轴磁场测量之间的串扰和相对相移。磁力计的灵敏度在400 mHz的任何方向上都小于10 pT/sqrt（Hz）。所研究的磁力计适用于空间应用，其中装置的总体尺寸是最重要的。
2018-08-06 physics.atom-ph
Effect of Rydberg-atom-based sensor performance on different Rydberg atom population at one atomic-vapor cell
该研究利用五尺寸阶梯式铯蒸气池，在相同密度、气压和饱和激光条件下揭示池长对 EIT 信号及原子超外差灵敏度的影响规律。
2023-08-21 physics.atom-ph
The sensitivity of hyperfine structure to nuclear radius and quark mass variation
为了研究基本常数随时间的变化，需要知道原子跃迁频率对这些常数的依赖关系。本文研究了原子$s$能级的超精细结构对核半径的依赖性，并通过核半径对夸克质量的依赖性。推导了Rb，Cd $^+$，Cs，Yb $^+$和Hg $^+$的解析公式，并用相对论Hartree-Fock数值计算进行了检验。这项工作的结果允许使用过去和未来的原子钟实验和类星体光谱测量的结果，把约束夸克质量的时间变化。
2009-04-28 physics.atom-ph
A Multi-Pass Optically Pumped Rubidium Atomic Magnetometer with Free Induction Decay
介绍了一种射频磁场驱动的自由感应衰减（FID）型光泵铷原子磁力仪。从时域和频域研究了铷蒸气室温度、抽运光功率、射频磁场和静磁场强度等参数对FID信号幅度和半高宽的影响。同时，通过改变探测束与原子系综相互作用的光路，比较了探测束单程和三程情况下磁强计的灵敏度。与探测光单程情况下的~21.2 pT/Hz^（1/2）灵敏度相比，探测光三程情况下的FID信号幅度显著增强，灵敏度提高到~13.4 pT/Hz^（1/2）。本文的研究为后续研究不同缓冲气体压强对半高宽的影响提供了参考，也为进一步提高FID铷原子磁强计的灵敏度，采用偏振压缩光作为探测光，使其灵敏度超过光散粒噪声水平奠定了基础。
2023-01-20 physics.atom-ph
Sensitivity Enhancement in Atom-Interferometer Gyroscopes via Phase-Modulation Signal Readout Scheme
本文提出一种相位调制信号读出方案，通过多谐波解调提升原子干涉仪陀螺仪灵敏度，提升因子为1.20±0.04，且无需修改光学或真空系统，适用于尺寸受限的应用。
2025-06-29 physics.atom-ph
Noise sensitivity of an atomic velocity sensor
我们利用布洛赫振荡来相干加速铷原子。由该加速度引起的速度的变化是由于吸收一个光子而引起的反冲速度的整数倍。利用两个速度选择拉曼π脉冲实现了速度变化的测量：第一个脉冲将原子从超精细态5S_（1/2）转移|F=2，mF=0至5S 1/2，|F=1，mF = 0>，并将其转化为窄速度类。在这个选定的原子切片加速之后，我们施加第二拉曼脉冲以使共振原子回到初始状态5S 1/2，|F=2，mF = 0>。通过使用一维飞行时间技术分别测量（F=1和F=2）中的群体。为了绘制最终的速度分布，我们通过扫描第二脉冲的拉曼光束频率来重复该过程。然后，这两个π脉冲系统构成速度传感器。拉曼光束的相对相移中的任何噪声都会引起测量速度的误差。在本文中，我们提出了一个理论和实验分析，这种速度传感器，考虑到在拉曼脉冲的相位波动。
2005-03-11 physics.atom-ph
Enhanced sensing of 3.4 GHz microwave in multi-level Rydberg atomic system
本研究针对里德堡原子微波传感中退相干影响灵敏度的问题，提出利用D1线光泵浦优化多能级里德堡原子系统量子相干性的方案，实验实现3.4 GHz、0.3 GHz带宽下微波电场测量灵敏度1.3倍的提升，为原子微波探测提供参考。
2025-08-02 physics.atom-ph
A Cold Atomic Beam Interferometer
我们演示了一个原子干涉仪，它使用了一束速度为10- 20 m/s的$^{87}$ Rb原子的激光冷却连续光束。用空间分离的拉曼光束相干操纵原子波包，观察马赫-曾德尔干涉条纹在2L = 19毫米的干涉距离。该装置在一个小的封闭区域内操作的0.07毫米$^2$在带宽为190赫兹与推导的灵敏度为$7.8\times10^{-5}$ rad/s/ $\sqrt{Hz}$旋转。在原子干涉仪中使用低速连续原子源可以实现高采样率和带宽，而不会牺牲灵敏度和紧凑性，这对于实际动态环境中的应用非常重要。
2014-11-08 physics.atom-ph
Characterizing current noise of commercial constant-current sources by using of an optically-pumped rubidium atomic magnetometer
本文提出用光泵浦铷原子磁力仪表征商用恒流源电流噪声的方法，通过校准线圈常数转换灵敏度，比较六种恒流源，发现是德科技B2961A噪声最低，为高精度恒流源和基础物理研究提供参考。
2023-09-06 physics.atom-ph
Phase locking a clock oscillator to a coherent atomic ensemble
当在较长的询问间隔上测量原子叠加态的相位演化时，原子干涉仪的灵敏度增加。在实践中，测量过程设定了一个极限，它返回的不是相位，而是它在两个能级上的布居差的投影。因此，关系可以被反转的相位间隔被限制为间隔$[-π/2,π/2]$ ;超过它会在读出中引入模糊性，因此灵敏度损失。在这里，我们扩展的明确的时间间隔探测原子系综的相位演化，使用相干保持测量和相位校正，并演示了时钟振荡器的原子叠加态的锁相。提出了一种基于锁相的改进原子钟在本振噪声下性能的方案，并展望了该方案在惯性传感器等其他原子干涉仪中的应用前景。
2015-05-04 physics.atom-ph
