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摘要

振动极大地影响着许多精密仪器的灵敏度和稳定性, 对于冷原子干涉重力仪尤其如此. 针对可移动的原子干涉仪建立了一套易于搬运的三维主动减振系统用来有效隔除地面的振动, 从而提高可移动原子干涉仪的测量灵敏度, 并能做到迅速部署迅速恢复工作. 通过实施我们设计的综合反馈算法, 本装置在三个维度的宽频带范围上实现了非常好的振动压制效果. 本系统取得了对地面竖直方向振动3个数量级, 对地面水平方向振动1个数量级的振动隔除效果. 在原子干涉仪敏感的10 Hz以下频段, 竖直方向的振动噪声被压制到了4.8 × 10 ^–9m/s ²/Hz ^1/2, 水平方向的振动噪声被压制到了2.3 × 10 ^–7m/s ²/Hz ^1/2. 振动噪声对干涉仪灵敏度的影响降至2 μGal/Hz ^1/2以下, 比未放置减振系统的结果降低了2个数量级.

关键词:

Abstract

Vibration noise has an influence on the sensitivity and stability for many precision instruments, especially for atom interferometers. In this paper, a mobile three-dimensional active vibration isolation system is established for portable atom interferometer that is effectively isolated from the ground vibration, thereby improving the sensitivity of the portable atom interferometer, and can be deployed and recovered to working state rapidly. With the home-developed integrated feedback algorithm, this system achieves a good vibration suppression in a wide frequency range in three directions. It suppresses the ground vibration by three orders of magnitude in the vertical direction, and one order of magnitude in the horizontal direction. In a frequency range less than 10 Hz which the atom interferometer is sensitive to, the vibration noise is suppressed to 4.8 × 10 ^–9m/s ²/Hz ^1/2in the vertical direction and to 2.7 × 10 ^–7m/s ²/Hz ^1/2in the horizontal direction. The influence of vibration noise on the sensitivity of the atom interferometer reaches to 2 μGal/Hz ^1/2, which is reduced by two orders of magnitude compared with the result without our system.

Keywords:

three-dimensional active vibration isolator/
feedback control/
atom interferometry

作者及机构信息

1.
2.

通信作者:陈帅,shuai@ustc.edu.cn

基金项目:国家重点研发计划(批准号: 2016YFA0301601)、国家自然科学基金(批准号: 11604321)和安徽省量子通信与量子计算机重大项目引导性项目(批准号: AHY120000)资助的课题.

Authors and contacts

1.
2.

Corresponding author:Chen Shuai,shuai@ustc.edu.cn

Funds:Project supported by the National Key Research and Development Program of China (Grant No. 2016YFA0301601), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11604321), and the Initiative Project in Quantum Information Technologies of Anhui Province, China (Grant No. AHY120000).

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施引文献

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滤波器	截止频率 f_c/Hz	反馈系数	设定值	耦合系数	设定值
$H_{1}$	0.25	$A_{1}$	0.11	$C_{1}$	0.01
$H_{2}$	0.25	$A_{2}$	9	$C_{2}$	0.01
$H_{3}$	0.001	$A_{3}$	0.03
$H_{4}$	0.45	$A_{4}$	0.03
$H_{5}$	0.45
$L_{1}$	6
$L_{2}$	6

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