[发明专利]一种适用于原子干涉重力仪的振动噪声修正补偿方法及便携式装置

权利要求书

1.一种适用于原子干涉重力仪的振动噪声修正补偿方法，其特征在于，包括：

步骤S1、振动相移测量：通过四通道移相探测器监测反射镜振动引起的迈克尔逊型零差激光干涉仪的干涉条纹相移；

步骤S2、振动相移提取：通过数据处理，提取三束拉曼光作用过程中反射镜振动引起的总相移；

步骤S3、振动相移修正：在测得的拉曼激光相位-原子跃迁概率信号中实时修正补偿反射镜振动引起的相移，输出没有振动噪声的拉曼激光相位-原子跃迁概率信号。

2.根据权利要求1所述的适用于原子干涉重力仪的振动噪声修正补偿方法，其特征在于，所述步骤S1中是利用原子干涉重力仪的拉曼激光和反射镜，结合波片、偏振分光棱镜和参考角锥棱镜组成迈克尔逊型零差激光干涉仪，通过监测零差激光干涉条纹的相位移动获得反射镜振动引起的M-Z型原子干涉仪的相位移动。

3.根据权利要求1所述的适用于原子干涉重力仪的振动噪声修正补偿方法，其特征在于，所述步骤S1中进行振动相移测量的过程是与运行原子干涉仪测量原子跃迁几率的同时采集的，包含整个干涉测量时段，并且与拉曼光作用时间完全同步。

4.根据权利要求1所述的适用于原子干涉重力仪的振动噪声修正补偿方法，其特征在于，所述步骤S1中采用移相光路和差分相减法，输出一对正交的正余弦信号，直接获得相位变化的方向和大小。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的适用于原子干涉重力仪的振动噪声修正补偿方法，其特征在于，所述步骤S1的具体流程为：

步骤S11、对第i个M-Z型原子干涉循环，在t＝0时刻运行冷原子干涉重力仪，通过磁光阱冷却并囚禁原子，使原子团温度≤10μk，原子数目≥10⁷个；

步骤S12、利用微波和拉曼光对原子速度与原子态进行选择，获得纵向温度≤400nk的冷原子团，并将原子团制备到特定内态；

步骤S13、原子下落或者上抛进入干涉腔，在t＝t₁时刻，以间隔时间为T，持续时间为τ、2τ、τ的π/2-π-π/2三束拉曼激光脉冲与原子作用，使原子团相干分束、反射、合束形成M-Z干涉仪，其中第一、第二束拉曼激光脉冲的相位分别为φ₁、φ₂保持恒定，第三束拉曼激光脉冲的相位随着循环次数i在-π～π范围内逐次扫频或者在-π/2和π/2之间依次跳变；

步骤S14、在π/2-π-π/2三束拉曼激光与原子相互作用的同时，通过迈克尔逊型零差激光干涉仪的四通道移相探测器同步采集反射镜振动引起的零差激光干涉条纹的相移

步骤S15、通过归一化荧光探测法获得冷原子团的跃迁概率

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的适用于原子干涉重力仪的振动噪声修正补偿方法，其特征在于，所述步骤S2中的数据处理包括整形转换、数字鉴相条纹细分和线性叠加。

7.根据权利要求6所述的适用于原子干涉重力仪的振动噪声修正补偿方法，其特征在于，所述步骤S2的具体步骤为：

步骤S21、相位小数变化量的提取：在步骤S1中四通道移相探测器获得一对零差激光干涉正余弦信号的同时，实时将其整形转换为一对正交方波信号，通过数字鉴相条纹细分法对此方波信号进行细分辨向，确定正余弦信号的相位小数εⁱ(t₁)；

步骤S22、相位整数变化量的提取：实时监测拉曼光作用过程中相位小数εⁱ(t)的变化，根据相位小数产生跳变的方向确定拉曼光作用过程中相位整数变化量及其方向，同时记录拉曼光作用后零差激光干涉条纹的相位小数εⁱ(t₂)，则第一束拉曼激光作用过程中振动引起的相移为

步骤S23、总振动相移量的提取：重复步骤S21～S22，获得第二、第三束拉曼激光作用过程中振动引起的相移结合M-Z型原子干涉重力仪的测量原理，通过线性叠加获得原子干涉过程中反射镜振动引起原子感受到的拉曼激光相位差