[发明专利]一种六参数量子惯性传感器及其测量方法

权利要求书

1.一种六参数量子惯性传感器，其特征在于，包括二维微晶玻璃真空腔体(1)、三维微晶玻璃真空腔体(2)、差分泵浦管(3)、碱金属源(6)，两个二维微晶玻璃真空腔体(1)通过差分泵浦管(3)连接在三维微晶玻璃真空腔体(2)上，且分别连接有碱金属源(6)，另外，所述差分泵浦管(3)为与三个腔体材质一致的微晶玻璃制成。

2.根据权利要求1所述的六参数量子惯性传感器，其特征在于，所述碱金属源(6)通过四通接头(4)与二维微晶玻璃真空腔体(1)连接。

3.根据权利要求2所述的六参数量子惯性传感器，其特征在于，所述四通接头(4)上分别连接有离子泵(5)和真空阀(7)。

4.根据权利要求3所述的六参数量子惯性传感器，其特征在于：所述差分泵浦管(3)与二维微晶玻璃真空腔体(1)以及三维玻璃真空腔体(2)之间均通过低温键合技术连接。

5.根据权利要求4所述的小型化六参数量子惯性传感器，其特征在于：所述二维微晶玻璃真空腔体(1)和三维玻璃真空腔体(2)均通过低温键合技术将微晶玻璃窗片键合或粘接在微晶玻璃基础框架上制成。

6.一种基于权利要求1至5任一项所述的六参数量子惯性传感器进行测量的方法，其特征在于，在三维微晶玻璃腔内两侧施加三对正交冷却光束，获得两个陷俘冷原子团，再将两个冷原子团相对抛射，在冷原子团抛射过程中，沿着x方向，依次作用相向传输的π/2拉曼脉冲光束对、π拉曼脉冲光束对，形成两套冷原子团闭合运动轨迹，实现两组原子干涉仪，得到两相位差信号，然后对相位差信号进行处理能够得到六参数三轴转速和加速度。

7.根据权利要求6所述的六参数量子惯性传感器测量方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：将两个二维微晶玻璃真空腔内真空阀分别与前级真空泵连接，将二维微晶玻璃真空腔内部抽到超高真空后，关闭真空阀，利用离子泵维持超高真空状态；

步骤2：打开碱金属源，维持二维微晶玻璃腔体内碱金属原子的数量；

步骤3：在二维微晶玻璃真空腔内施加两对正交冷却光束，实现碱金属原子在二维腔体内y，z方向上的冷却；

步骤4：在三维微晶玻璃腔内两个不同位置施加三对正交冷却光束，获得两个陷俘冷原子团；

步骤5：关闭冷却光束对，分别对冷原子团施加斜向上的抛射光束对，实现两对冷原子团的对抛；

步骤6：确定六参数三轴转速和加速度。

8.根据权利要求7所述的六参数量子惯性传感器测量方法，其特征在于，z方向加速度和y方向转速测量：

在冷原子团抛射过程中，沿着x方向，依次作用三对沿z方向相向传输的π/2拉曼脉冲光束对、π拉曼脉冲光束对以及π/2拉曼脉冲光束对，拉曼脉冲对时间间隔均为T，形成两套冷原子团闭合运动轨迹，实现两组原子干涉仪，得到两相位差信号，分别为：

和

式中为拉曼光束对有效波矢，为z方向加速度，为y方向转速，为冷原子x方向运动速度，经过两组相位差信号相加以及相减就能分别获得传感器在z方向加速度和y方向转速：

9.根据权利要求7所述的六参数量子惯性传感器测量方法，其特征在于，y方向加速度和z方向转速测量：

在冷原子团抛射过程中，沿着x方向，依次作用三对沿y方向相向传输的π/2拉曼脉冲光束对、π拉曼脉冲光束对以及π/2拉曼脉冲光束对，拉曼脉冲对时间间隔均为T，形成两套冷原子团闭合运动轨迹，实现两组原子干涉仪，得到两相位差信号，分别为：

式中为y方向加速度，为z方向转速，经过信号相加、相减处理，可得到传感器在y方向加速度和z方向转速：

10.根据权利要求7所述的六参数量子惯性传感器测量方法，其特征在于，x方向加速度测量：

在冷原子团抛射过程中，沿着x方向，依次作用三对沿x方向相向传输的π/2拉曼脉冲光束对、π拉曼脉冲光束对以及π/2拉曼脉冲光束对，拉曼脉冲对时间间隔均为T，形成两套冷原子团闭合运动轨迹，实现两组原子干涉仪，得到两相位差信号，分别为：

式中为x方向加速度，因此，可得到传感器在x方向加速度：

x方向转速测量：

在冷原子团抛射过程中，沿着x方向，依次作用四对沿z方向相向传输的π/2拉曼脉冲光束对、π拉曼脉冲光束对、π拉曼脉冲光束对以及π/2拉曼脉冲光束对，拉曼脉冲对时间间隔依次为T/2、T和T/2，由于两冷原子团对抛，在操作过程中可形成两套冷原子团闭合运动轨迹，实现两组原子干涉仪，得到两相位差信号，分别为：

利用x方向加速度和y方向加速度，得到x方向的转速。