Acoustic-Optical Arbitrary Waveform Modulation for Raman atom interferometry

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20m

Description

拉曼原子干涉仪通过纳秒拉曼脉冲操控物质波实现对重力加速度、重力梯度等的精密测量。现有的拉曼脉冲调制方法多采用光纤电光调制器,其能够承受的功率极其有限,这限制了同光强下光斑的大小,进而限制了测量精度。声光调制器(AOM)则有望大幅提高调制脉冲的功率。因此,我们研究了AOM的衍射动力学,模拟了它对时间短于一微秒的脉冲的调制效果。模拟发现,对于慢变化的任意波形,AOM调制出非常吻合目标的波形;对于方波,在上升下降沿处,由于声场通过光斑的渡越时间的存在,会出现严重失真,而使用频率跳变的方式可大大降低出射波形复杂度和稳定性,为波形优化提供可能。我们测试了$\pi/2$组合脉冲容错量子门的AOM调制波形的保真度,理想脉冲对于50%的光强偏差均有99.9%以上的保真度,而AOM调制的波形可达到99.5%以上的保真度。我们还发现通过缩小AOM中的光斑大小,使用更高频率的AOM,可以提高保真度。进一步的方波波形平滑化有望进一步提高保真度。

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