論文の概要: High-Precision Method for Characterizing Degree of Collimation and Beam Quality for Application in Cold Atom Gravimeter System
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.05940v1
- Date: Tue, 07 Jul 2026 07:41:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-08 21:24:51.434567
- Title: High-Precision Method for Characterizing Degree of Collimation and Beam Quality for Application in Cold Atom Gravimeter System
- Title（参考訳）: 冷間原子粒度計システムにおける衝突深度とビーム品質の高精度評価法
- Abstract要約: 本稿では,冷原子重力計システムのために開発された高精度レーザビームコリメータの設計と特性について述べる。
ISO11146準拠のビーム伝搬測定とガウスビーム解析を組み合わせたビーム品質の評価を行った。
測定された分散角は、$x$軸に沿った0.006 (105マイクロラジアン) と$y$軸に沿った0.007 (122マイクロラジアン) であり、長い伝播距離上で安定かつよく制御されたコリメーションである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9176056742068811
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Highly collimated laser beam with excellent spatial quality is essential for quantum sensing experiments, where even small residual beam divergence can accumulate over distance and introduce significant systematic errors. In this article, we present the design and detailed characterization of a high precision laser beam collimator developed for a cold-atom Gravimeter system, capable of producing an expanded laser beam with a diameter of 16 mm while achieving microradian level collimation accuracy through a five-degree-of-freedom (5-DOF) adjustment mechanism. The beam quality is evaluated using an ISO11146 compliant beam propagation measurement combined with Gaussian beam analysis to extract key parameters, including the beam waist, divergence angle, Rayleigh length, and beam quality factor $M^{2}$. The measured divergence angles of 0.006° (105 micro-radian) along the $x$ axis and 0.007° (122 micro-radian) along the $y$ axis confirm stable and well controlled collimation over long propagation distances. The demonstrated collimation architecture and characterization methodology provide a robust and scalable solution for cold-atom Gravimetry and other precision optical applications that require stable, high quality laser beams maintained over extended distances.
- Abstract（参考訳）: 空間的品質の優れた高収差レーザービームは量子センシング実験において必要不可欠であり、小さな残差ビームの発散でさえ距離を超えて蓄積し、重大な系統的な誤りを引き起こす。
本稿では, 5-of-freedom (5-DOF) 調整機構を用いて, マイクロラジアンレベルのコリメーション精度を実現しつつ, 直径16mmの拡張レーザビームを生成可能な, 冷原子重力計用高精度レーザビームコリメータの設計と詳細特性について述べる。
ISO11146準拠のビーム伝搬測定とガウスビーム分析を併用して、ビームウエスト、発散角、レイリー長さ、ビーム品質係数$M^{2}$などの重要なパラメータを抽出し、ビーム品質を評価する。
測定された分散角は、$x$軸に沿った0.006° (105マイクロラジアン) と$y$軸に沿った0.007° (122マイクロラジアン) で、長い伝播距離上で安定かつよく制御されたコリメーションが確認された。
実証されたコリメーションアーキテクチャとキャラクタリゼーション手法は、低温原子重力計やその他の高精度光学応用のための堅牢でスケーラブルなソリューションを提供する。
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