[发明专利]基于原子干涉效应的重力势三阶微商测量传感器及其方法

权利要求书

1.基于原子干涉效应的重力势三阶微商测量传感器，包括重力敏感型冷原子干涉装置，其装置的结构是：包含有三维磁光阱区域（C）和原子干涉区域（E），还包含有第1真空容器1-1/或第2真空容器1-2、三维磁光阱反向磁场线圈对（2-1）、偏置磁场线圈（3）、碱金属样品（4）和光电探测器（5）以及第1、3激光光束发射器（6-1、6-3）；

碱金属样品（4）设置于第1真空容器（1-1）/或第2真空容器（1-2）中；以三维磁光阱区域（C）的中心点为中心，空间对称的六个方向分别设置有六个发射方向指向该中心的第1激光光束发射器（6-1），同时以其中一对方向为轴，对称地设置有一对三维磁光阱反向磁场线圈对（2-1）；在三维磁光阱区域（C）的上方，连接有中心轴通过三维磁光阱区域中心点的原子干涉区域（E），该原子干涉区域（E）的中心轴与重力方向完全重合；在原子干涉区域中心轴的上下两端分别设置有两个对射的且指向装置内部的第3激光光束发射器（6-3）；以原子干涉区域的中心轴为对称轴设置有偏置磁场线圈（3），另有光电探测器（5）设置于原子干涉区域（E）的末端；

其特征在于：

设置有两个结构相同的第1重力敏感型冷原子干涉装置（A）和第2重力敏感型冷原子干涉装置（B）；两个装置的原子干涉区域（E）的中心轴线重合、指向重力方向并在重力方向层叠，两个装置各自的第1、第2真空容器（1-1、1-2）也在该方向上连通为一体，同时在三维磁光阱区域（C）的一侧设置有包含有二维磁光阱反向磁场线圈对（2-2）和第2激光光束发射器（6-2）的二维磁光阱区域（D）。

2.按权利要求1所述的重力势垂向三阶微商的测量传感器，其特征在于：

真空容器采用全玻璃材料或包含有玻璃窗口的钛金属材料。

3.按权利要求1所述的重力势垂向三阶微商的测量传感器，其特征在于：

部分激光光束发射器以反射镜为核心部件。

4.基于原子干涉效应的重力势三阶微商测量方法，利用激光冷却和囚禁技术、移动光学粘胶技术和基于原子干涉效应的重力测量技术，包含有数据采集和数据处理两个过程，其特征在于：

所述的数据采集过程包括：

① 利用第1、第2重力敏感型冷原子干涉装置（A、B）沿重力或反重力方向各先后发射两团，共四个落体冷原子团（c-1～c-4），通过调节发射初速度使得四个落体冷原子团（c-1～c-4）做同步自由落体运动；

② 利用激光或微波泵浦方法或拉曼相干粒子数转移法将各原子团中的原子转移或筛选到某一个基态能级的磁量子数mF=0的磁子能级上；

③ 用同一对覆盖原子运动轨迹的拉曼激光光束（a-3）对四团冷原子进行同步的相干操作；

④ 探测并记录四个原子团中原子在各基态的分布几率，获得一组4个原始数据点；

⑤ n次改变拉曼激光的相位并重复步骤①～④，获得n组原始数据点；

所述的数据处理过程包括：

① 将n组原始数据点转换为n个二阶相位差数据点；

② 将n个二阶相位差数据点进行拟合并计算得到重力势三阶微商。