[发明专利]一种消除冷原子干涉仪死时间的测量方法和测量装置

说明书

本发明公开了一种消除冷原子干涉仪死时间的测量装置，包括原子干涉仪物理系统，原子干涉仪物理系统包括原子冷却区域、原子选态区域、原子干涉区域和原子探测区域，原子冷却区域中包含第一类原子和第二类原子，冷却激光开关切换控制第一冷却激光和第二冷却激光入射原子冷却区域，选态激光开关切换控制第一选态激光和第二选态激光入射原子选态区域，干涉激光开关切换控制第一干涉激光和第二干涉激光入射原子干涉区域，探测激光开关切换控制第一探测激光和第二探测激光入射到原子探测区域。本发明还公开了一种消除冷原子干涉仪死时间的测量方法。本发明可以实现无死时间的测量，减小各个过程之间串扰引起的灵敏度降低。

技术领域

本发明涉及原子惯性测量技术领域，更具体的涉及一种消除冷原子干涉仪死时间的测量方法，还涉及一种消除冷原子干涉仪死时间的测量装置。

背景技术

冷原子干涉仪的死时间对于惯性导航的精度具有重要的影响,死时间会影响惯性导航的精度。冷原子干涉仪在测量过程中有一部分时间不能对待测量量进行测量，这部分时间被称为原子干涉仪的死时间。惯性导航应用中，需要实时获取运载体的惯性信息，通过导航算法获得导航所需的位置和姿态信息。冷原子干涉仪测量过程中的死时间会导致惯性传感器输出信息的缺失，增加导航测量误差。

通过设计合适的干涉仪构型能够减小或者缩短死时间，G.W.Biedermann等人采用两组干涉仪交替工作消除喷泉钟的死时间，M.Meunier等人采用对接干涉的方法实现无死时间的干涉测量。采用两组干涉仪会增加系统体积，不利于干涉仪的小型化，同时空间的分离会使重力，磁场梯度等因素影响测量结果；采用交叉干涉的方法进行测量，激光冷却，探测等过程会破坏原子干涉的相干性，影响干涉仪的测量结果。

发明内容

本发明的目的在于针对目前消除原子干涉仪死时间的测量方法中面临的问题，提供一种消除冷原子干涉仪死时间的测量装置，通过切换激光频率，交替实现不同原子的冷却，选态,干涉和探测，在第一类原子进行干涉时，对第二类原子进行冷却,选态和探测，在第二类原子进行干涉时，对第一类原子进行冷却,选态和探测，测量时间覆盖整个时段，消除干涉仪测量过程的死时间。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种消除冷原子干涉仪死时间的测量装置，包括原子干涉仪物理系统，原子干涉仪物理系统包括原子冷却区域、原子选态区域、原子干涉区域和原子探测区域，原子冷却区域中包含第一类原子和第二类原子，

冷却激光开关切换控制第一冷却激光和第二冷却激光入射原子冷却区域，选态激光开关切换控制第一选态激光和第二选态激光入射原子选态区域，干涉激光开关切换控制第一干涉激光和第二干涉激光入射原子干涉区域，探测激光开关切换控制第一探测激光和第二探测激光入射到原子探测区域。

如上所述的原子冷却区域外侧固定有六个冷却光光纤准直镜，原子选态区域外侧固定有一对选态光光纤准直镜，原子干涉区域外侧固定有三对干涉光光纤准直镜，原子探测区域外侧固定有一对探测光光纤准直镜，

第一冷却激光和第二冷却激光通过冷却激光开关进行切换进入第一分光耦合器，第一冷却激光或第二冷却激光经过第一分光耦合器进入分别与6个冷却光光纤准直镜连接的6束光纤；

第一选态激光和第二选态激光通过选态激光开关进行切换进入第二分光耦合器，第一选态激光或第二选态激光经过第二分光耦合器进入分别与一对选态光光纤准直镜连接的2束光纤；

第一干涉激光和第二干涉激光通过干涉激光开关进行切换进入第三分光耦合器，第一干涉激光或第二干涉激光经过第三分光耦合器进入分别与三对干涉光光纤准直镜连接的6束光纤；

第一探测激光和第二探测激光通过探测激光开关进行切换进入第四分光耦合器，第一探测激光或第二探测激光经过第四分光耦合器进入分别与一对探测光光纤准直镜连接的2束光纤。

一种消除冷原子干涉仪死时间的测量方法，包括以下步骤：