[发明专利]一种基于空心金属光纤原子导引的角速度测量方法

权利要求书

1.一种基于空心金属光纤原子导引的角速度测量方法，其特征在于步骤如下：

1)将高斯光束光源放置于2π位相板的前面，固定在待测物体上，用于产生准直的高斯 光束；

2)将2π位相板放置于高斯光束光源后面，固定在待测物体上，产生的高斯光束经过2π 位相板后形成具有高斯轮廓分布的空心光束；

3)将透镜放置于2π位相板的后面，固定在待测物体上，产生的高斯轮廓分布的空心光 束经过透镜汇聚后，形成具有高斯轮廓分布的聚焦的空心光束，用于在空心金属光纤中产 生TE₀₁模式的空心光束；

4)将冷原子源放置于透镜后面，固定在待测物体上，通过激光冷却方法产生冷原子，聚 焦的空心光束将冷原子装载到空心金属光纤中进行传输；

5)空心金属光纤放置于冷原子源后面，固定在待测物体上，将空心金属光纤沿冷原子 传输方向为切线方向向上弯曲成3/4圆弧形状，用于传输冷原子；

6)在空心金属光纤上开有一小口，探测器固定在待测物体上，且放置于空心金属光纤 开口处，用于探测冷原子处在第i个内态的概率P_i，i＝1，2，3…；

7)根据步骤6)探测到的冷原子处在第i个内态的概率P_i，反演并得到角速度。

8)原子气室放置于空心金属光纤末端，用于收集经过3/4圆弧空心金属光纤传输后的 冷原子。

2.根据权利要求1所述的一种基于空心金属光纤原子导引的角速度测量方法，其特征 在于：步骤6)中探测的具体方法为：

61)第i探测器响应频率对应第i内态的共振频率，用第i个探测器探测，探测到的能量 为W_i，计算处在第i内态的冷原子数目n＝W_i/E_i，其中E_i为第i内态的本征能量；

62)通过计算P_i＝n/N，得到第i内态的概率P_i，其中N为总的冷原子数目。

3.根据权利要求2所述的一种基于空心金属光纤原子导引的角速度测量方法，其特征 在于：步骤7)中反演的具体方法为：

71)如果待测物体的转动方向和原子运动方向相同，通过得到待测物体转动的角速度Ω_rot，其中m为每个冷原子质量，h为普朗克常数，R为空 心金属光纤的曲率半径，v_z”为冷原子的切向速度，t为演化时间，ω₁为冷原子在TE₀₁模式的 空心光束中的等效角频率，且其中C为入射光功率密度，Γ为冷原子的自然 线宽，u₀₁为TE₀₁模式的空心光束的特征常数，δ为TE₀₁模式的空心光束相对冷原子共振频率 的失谐量，I_s为冷原子的饱和吸收强度；

72)如果待测物体的转动方向和原子运动方向相反，通过计算得到待测物体转动的角速度Ω_rot。