論文の概要: High sensitivity multi-axes rotation sensing using large momentum
transfer point source atom interferometry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.13442v2
- Date: Tue, 8 Sep 2020 03:57:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-12 22:44:36.834990
- Title: High sensitivity multi-axes rotation sensing using large momentum
transfer point source atom interferometry
- Title（参考訳）: 大運動量移動点源原子干渉法による高感度多軸回転センシング
- Authors: Jinyang Li, Greg\'orio R. M. da Silva, Wayne C. Huang, Mohamed Fouda,
Timothy L. Kovachy, and Selim M. Shahriar
- Abstract要約: ポイントソース干渉計(ポイントソースインターフェロメーター、英: point source interferometer、PSI)は、ラマンパルスの時間配列を適用して原子を分割して再結合する装置である。
ドップラーシフトの増加が不完全化を招き、信号フイルムの可視性を制限することを示す。
我々は、ラマンパルスの有効2光子ラビ周波数を増大させることにより、この効果を抑制する方法を特定する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.38952193472050206
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A point source interferometer (PSI) is a device where atoms are split and
recombined by applying a temporal sequence of Raman pulses during the expansion
of a cloud of cold atoms behaving approximately as a point source. The PSI can
work as a sensitive multi-axes gyroscope that can automatically filter out the
signal from accelerations. The phase shift arising from rotations is
proportional to the momentum transferred to each atom from the Raman pulses.
Therefore, by increasing the momentum transfer, it should be possibly to
enhance the sensitivity of the PSI. Here, we investigate the degree of
enhancement in sensitivity that could be achieved by augmenting the PSI with
large momentum transfer (LMT) employing a sequence of many Raman pulses with
alternating directions. Contrary to typical approaches used for describing a
PSI, we employ a model under which the motion of the center of mass of each
atom is described quantum mechanically. We show how increasing Doppler shifts
lead to imperfections, thereby limiting the visibility of the signal fringes,
and identify ways to suppress this effect by increasing the effective,
two-photon Rabi frequencies of the Raman pulses. Taking into account the effect
of spontaneous emission, we show that, for a given value of the one-photon Rabi
frequency, there is an optimum value for the number of pulses employed, beyond
which the net enhancement in sensitivity begins to decrease. For a one-photon
Rabi frequency of 200 MHz, for example, the peak value of the factor of
enhancement in sensitivity is ~39, for a momentum transfer that is ~69 times as
large as that for a conventional PSI. We also find that this peak value scales
as the one-photon Rabi frequency to the power of 4/5.
- Abstract（参考訳）: 点源干渉計(英: point source interferometer、psi)は、約1つの点源として働く冷原子の雲の膨張中にラマンパルスの時間列を適用して原子を分割、再結合する装置である。
PSIは感度の高いマルチ軸ジャイロスコープとして機能し、加速度から自動的に信号をフィルタリングする。
回転から生じる位相シフトはラマンパルスから各原子に伝達される運動量に比例する。
したがって、運動量移動を増加させることで、PSIの感度を高めることができる。
そこで本研究では,多数のラマンパルス列を用いた大運動量移動(LMT)によるPSIの増強により達成できる感度向上の度合いについて検討する。
PSIを記述するための典型的なアプローチとは対照的に、各原子の質量の中心の運動を量子力学的に記述するモデルを用いる。
ドップラーシフトの増加が不完全となり、信号縞の視認性が低下する様子を示し、ラマンパルスの2光子ラビ周波数を増加させることで、この効果を抑制する方法を示す。
自発的放出の効果を考慮して、1光子rabi周波数の所定の値に対して、感度の正味増強が減少するパルス数に最適な値が存在することを示す。
例えば、200MHzの1光子ラビ周波数の場合、従来のPSIの約69倍の大きさの運動量移動の場合、感度向上係数のピーク値は39である。
また、このピーク値は1光子rabi周波数として4/5のパワーにスケールする。
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