[发明专利]一种三轴原子干涉陀螺仪及实现方法

权利要求书

1.一种三轴原子干涉陀螺仪，包括原子干涉陀螺仪物理系统(a1)，其特征在于，还包括磁场控制线圈，

磁场控制线圈包括中心轴线位于z轴方向的第一磁场控制线圈对(c1)和中心轴线位于y轴方向的第二磁场控制线圈对(c2)，原子干涉陀螺仪物理系统(a1)一端至另一端的方向位于x轴方向，

原子干涉陀螺仪物理系统(a1)的两端都设置有冷却激光和冷却原子团(a5)，两端的冷却原子团(a5)均包括三种原子，原子干涉陀螺仪物理系统(a1)两端均设置有探测器(a6)和探测光，

第一组拉曼光(a2)、第二组拉曼光(a3)、第三组拉曼光(a4)入射原子干涉陀螺仪物理系统(a1)的干涉区；

第一组拉曼光(a2)方向位于z轴方向，

第二组拉曼光(a3)方向位于y轴方向，

第三组拉曼光(a4)方向位于y轴方向。

2.一种三轴原子干涉陀螺仪实现方法，利用权利要求1所述的一种三轴原子干涉陀螺仪，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、首先打开第一磁场控制线圈对(c1)，关闭第二磁场控制线圈对(c2)，形成沿z轴方向的磁场分布，在原子干涉陀螺仪物理系统(a1)两端的冷却激光分别囚禁两个冷却原子团(a5)中各自的三种原子，然后通过调节冷却激光的频率失谐，冷却激光将两端的冷却原子团(a5)相对进行抛射；

步骤2、第一磁场控制线圈对(c1)和第二磁场控制线圈对(c2)同时打开并接入相同的电流，产生与x-y平面呈45°的磁场，

第一组拉曼光(a2)作用于相对抛射的冷却原子团(a5)中第一种原子，

第二组拉曼光(a3)作用于相对抛射的冷却原子团(a5)中第二种原子，

第三组拉曼光(a4)作用于相对抛射的冷却原子团(a5)中第三种原子，

进而分别形成第一原子干涉陀螺仪、第二原子干涉陀螺仪和第三原子干涉陀螺仪，

步骤3、干涉完成后，关闭第二磁场控制线圈对(c2)，

原子干涉陀螺仪物理系统(a1)两端对应于相对抛射的冷却原子团(a5)中第一种原子的探测光同时打开，原子干涉陀螺仪物理系统(a1)两端的探测器(a6)分别探测相对抛射的冷却原子团(a5)中第一种原子的荧光信号P₁₁和荧光信号P₁₂；根据荧光信号P₁₁获得第一种原子干涉陀螺仪的相位变化值为，根据荧光信号P₁₂获得第一种原子干涉陀螺仪的相位变化值为；

切换探测光，原子干涉陀螺仪物理系统(a1)两端对应于相对抛射的冷却原子团(a5)中第二种原子的探测光同时打开，原子干涉陀螺仪物理系统(a1)两端的探测器(a6)分别探测相对抛射的冷却原子团(a5)中第二种原子的荧光信号P₂₁和荧光信号P₂₂；根据荧光信号P₂₁获得第二种原子干涉陀螺仪的相位变化值为，根据荧光信号P₂₂获得第二种原子干涉陀螺仪的相位变化值为；

切换探测光，原子干涉陀螺仪物理系统(a1)两端对应于相对抛射的冷却原子团(a5)中第三种原子的探测光同时打开，原子干涉陀螺仪物理系统(a1)两端的探测器(a6)分别探测相对抛射的冷却原子团(a5)中第三种原子的荧光信号P₃₁和荧光信号P₃₂；根据荧光信号P₃₁获得第三种原子干涉陀螺仪的相位变化值为，根据荧光信号P₃₂获得第三种原子干涉陀螺仪的相位变化值为；

步骤4、测量的转动速率ΔΩ_x、ΔΩ_y和ΔΩ_z可表示为：

其中，k_y和k_z为y轴和z轴的拉曼波矢，v是原子飞行速度，T是原子的相干时间，g是重力加速度。

3.根据权利要求2所述的一种三轴原子干涉陀螺仪实现方法，其特征在于，所述的第一组拉曼光(a2)由三个脉冲与相对抛射的冷却原子团(a5)中第一种原子相互作用构成π/2-π-π/2构型的第一干涉环路，

第二组拉曼光(a3)由三个脉冲与相对抛射的冷却原子团(a5)中第二种原子相互作用构成π/2-π-π/2构型的第二干涉环路，

第三组拉曼光(a4)由四个脉冲与相对抛射的冷却原子团(a5)中第三种原子相互作用构成π/2-π-π-π/2构型的第三干涉环路。