[发明专利]一种基于常温BEC相干涡旋叠加态的量子干涉方法

权利要求书

1.一种基于常温BEC相干涡旋叠加态的量子干涉方法，其特征在于：利用垂直腔面激光发射器，产生相干叠加态的涡旋光；利用相干叠加态的涡旋光在常温BEC中产生相干涡旋叠加态的物质波；再根据Sagnac原理，利用CCD装置对该常温BEC中的相干涡旋叠加态的物质波进行相位检测而得到相位差，该方法使干涉陀螺的灵敏度得到提高，同时制作成本减低，并且体积小，因而提高干涉陀螺的整体性能，具体包括以下步骤：

(1)利用垂直腔面激光发射器，产生相干叠加态的涡旋光

通过设计垂直腔面激光发射器中的螺旋相位板，使该螺旋相位板的内圆为|+l>、外圆为|-l>，其内圆的直径为整个螺旋相位板直径的44.6％，最终产生|+l>和|-l>相干叠加态的涡旋光；

(2)在常温BEC中产生相干涡旋叠加态的物质波

针对步骤(1)所得到的|+l>和|-l>相干叠加态的涡旋光，将其引入常温BEC中产生相干涡旋叠加态的物质波，利用open-dissipative Gross-Pitaevskii(dGP)方程描述出该物质波在常温BEC下的运动状态，再利用广义时域有限差分法进行近似计算：

式中，ψ(X,t)常温BEC的波函数，g是常温BEC中激子—极化声子的相互作用常数，m为极化声子的质量，V_ext(X)空间相关的势阱能量，P(X)空间相关的脉动速率，γ是极化声子亏损速率，η是增益饱和,为普朗克常量；

(3)利用CCD装置对该物质波进行相位检测

根据Sagnac原理，当常温BEC旋转时，通过CCD装置对该常温BEC中的相干涡旋叠加态的物质波进行相位检测，可以得到相位差，在时间t时，可得Sagnac相位随时间累积的干涉图样，图样的横向密度剖面的公式：

(1+cos[2l(φ+Ωt)])|ψ(X,t)²

式中，l为定值，φ为初始相位，Ω为常温BEC的旋转速率，t为旋转时间；

(4)常温BEC旋转角速率的解算

常温BEC的旋转角速率公式：

式中：φ_Ω(t)为Sagnac相位，k₀为相向传播子的动量，r为环形势阱的半径，t为旋转时间。