摘要：高精细度光学谐振腔辅助的量子非破坏(quantum nondemolition,QND)测量可产生原子自旋/动量压缩态,是提升原子干涉灵敏度以突破标准量子极限的重要手段.传统Fabry-Perot腔内驻波场结构导致的光与原子相互作用不均匀性,使得原子自旋压缩度在演化过程中逐渐衰退.本文研究一种面向原子干涉仪均匀QND测量的光学环形腔,分析环形腔内行波场结构对光与原子相互作用均匀性的影响,设计并研制了高精细度(F=2.4(1)×10~4)高真空兼容型光学环形腔,并测试了环形腔特性.在此基础上,制备88Sr冷原子系综并与环形腔模式耦合,通过环形腔差分测量方式提取原子经过腔模过程中对环形腔造成的色散相移,实现对原子数目的非破坏测量.实验结果表明在探测光功率为20μW条件下,测得环形腔色散相移为40 mrad,耦合进腔内原子数目约为1×10~5.调节原子与腔模位置匹配及探测光失谐量等参数,验证了环形腔色散相移与QND测量理论的一致性.本文研制的光学环形腔为原子干涉仪中自旋/动量压缩态的产生提供重要解决途径,有望进一步提升原子干涉灵敏度,并广泛应用于腔增强型量子精密测量中.

摘要：采用Needle法,对全内腔绿光He-Ne激光器膜系进行设计,并给出了所设计膜系的光谱性能。利用离子溅射镀膜技术镀制了所设计的膜片并且给出了测量结果。制备了多种规格的全内腔绿光He-Ne激光器并且讨论了相关工艺。其中腔长420 mm的全内腔绿光He-Ne激光器的典型输出光功率为3 mW(单模),腔长360 mm的典型输出光功率为2 mW(单模),腔长240 mm的典型输出光功率为1 mW(单模),腔长100 mm的小短管子也能有0.1 mW的出光功率。

摘要：为了减小四频差动激光陀螺（DILAG）的磁灵敏度,提出了一种工作点控制方法,并比较了同一陀螺分别采用传统光强差稳频和新设计的工作点控制方法时磁灵敏度的差异。对两个异面腔四频差动激光陀螺进行的实验研究表明,在0~0.06 mT的磁感应强度范围内,采用传统光强差稳频时,两个陀螺的磁灵敏度分别为62.7和111.3（°）/（***）。改用工作点控制电路后,两个陀螺的磁灵敏度分别改善到0.9和1.6（°）/（***）。表明电子控制装置对陀螺的磁灵敏度有重要影响。四频差动激光陀螺残余磁灵敏度可能来自于横磁场导致的非互易性,详细物理机理尚需进一步研究。

摘要：当四频差动激光陀螺工作于增益曲线上左、右旋陀螺比例因子相等位置时,误差因素在拍频的差动中得到较好的抵消,因而具有较优的性能。为了从实验上寻找该最佳工作点,对四频差动激光陀螺拍频表达式进行了分析,发现静态下和频的电压扫描曲线呈抛物线变化,而且当左、右旋陀螺比例因子相等时,和频的电压扫描曲线处于转折点。设计了实验通过和频电压扫描曲线得到了理论最佳工作点,在不同工作点下对陀螺进行测试,根据其零偏稳定性随工作点的变化趋势,得到了实测最佳工作点。对某型5个陀螺的多次实验表明,由和频电压扫描曲线得到的理论最佳工作点与实测最佳工作点基本一致,最大误差2Hz。该方法可作为四频陀螺选择最佳工作点的参考方法。

摘要：为了减小普通电子计数法测频时的±1量化误差,采用数字滤波来滤除量化噪声,设计了一种高精度测频电路。使用现场可编程逻辑阵列(FPGA)器件和VHDL语言设计了测频系统,对信号发生器所产生的标准信号的测量结果表明快速滤波基本消除了量化误差的影响,实现了高速、高精度测频。该方法具有等间隔测量的特点,已用于四频激光陀螺的测试研究。

摘要：针对当前四频差动激光陀螺(DLG)读出系统结构复杂、易受温度影响等问题,对现有读出系统进行了改进,设计了使用电子信号处理代替光学信号处理来分离左、右旋陀螺信号的新型读出系统。通过对一个DLG同时使用新旧两套不同的读出系统进行测试,得到了相同的测试结果,表明电子信号处理和光学信号处理在分离左、右旋陀螺信号方面是等效的。在此基础上,首先使用模数转换器对DLG的光电转换信号进行采样,然后进行了数字信号处理,并研制出了全数字化读出系统。新型读出系统不使用四分之一波片和偏振片等光学元件,具有温度稳定性好、结构简单、全数字化等优点,有利于四频陀螺性能的提高和批量生产。

摘要：建立了天基红外低轨星座对自由段目标的观测模型,考虑了精确的目标运动模型。针对天基红外低轨星座的任务特点,从收敛速度、估计精度、估计有效性以及运算效率等方面比较了批处理滤波、EKF、UKF、高阶UKF和粒子滤波等算法的性能。仿真结果表明,综合考虑各种因素的影响,UKF具有最佳估计性能,能够对天基红外低轨星座中自由段目标进行有效跟踪。该文的理论分析和仿真实验对天基红外低轨星座的跟踪滤波器设计具有重要的指导意义。

摘要：针对UT变换通过非线性矩近似方程组获得样点的复杂性,提出了一种基于概率密度特性的高阶UT样点设计方法.该方法利用高斯概率密度函数导数的极值点与各种对称Sigma样点集分布相对应的特性,采用高斯概率密度函数高阶导数的极值得到Sigma样点的分布来进行Sigma样点设计,提高了估计精度.理论分析推导和仿真实验证明了该方法的有效性.

摘要：Needle法是一种强大的膜系设计方法,它的突出特点是不依赖于初始膜系的给定,几乎对各种膜系设计目标都能给出比较令人满意的设计结果。但它的物理模型不够清楚,很难从直观上理解。通过在Needle法的推导过程中引入“假想层”的概念,使Needle法的整个推导过程清楚明了、容易理解,改进后的Needle法依然保持了它原来的各种优点。最后用两个设计实例说明了这种改进的有效性。

摘要：反射式光学相位延迟器件在光学工程中有着广泛的应用,本文从全反射和单层介质膜理论出发,研究了光学相位延迟随光线入射角和单层膜厚度的变化,可以看到通过适当的参数组合,几乎可以设计出各种实际需要的光学相位延迟器件,而且更为重要的是,这种相位延迟器件在实现其相位延迟时没有光能量损失,这在实际应用中非常有用和重要。