[发明专利]一种基于错位锥镜的原子重力梯度仪

权利要求书

1.一种基于错位锥镜的原子重力梯度仪，其特征在于，包括：反射镜、1/4波片、第一圆锥、第二圆锥、第一磁场装置以及第二磁场装置；

所述第一圆锥置于第二圆锥正上方，所述1/4波片和反射镜依次置于第一圆锥正上方；

所述第一圆锥和第二圆锥的型号相同，且锥顶部分均被开孔，圆锥余下部分被均分成八等份，其中有四等份部分被移除，剩余四等份空间均匀排布；所述第一圆锥和第二圆锥竖直方向上下同轴放置，且第一圆锥和第二圆锥水平方向错位45度角，使第一圆锥的空心部分与第二圆锥的实心部分正对；所述第一圆锥和第二圆锥的开口方向均向下；

所述第一磁场装置用于为第一圆锥内部产生第一预设磁场梯度；

所述第二磁场装置用于为第二圆锥内部产生第二预设磁场梯度；

将向上传播的圆偏振囚禁光束分别45度角入射到第一圆锥锥面和第二圆锥锥面，以及穿过所述开孔后入射到1/4波片；

入射到第一圆锥四个锥面的囚禁光束经过反射后构成水平方向对射的第一组四束囚禁光束，入射到第二圆锥四个锥面的囚禁光束经过反射后构成水平方向对射的第二组四束囚禁光束；入射到1/4波片的囚禁光束经过所述反射镜反射后形成向下传播的圆偏振囚禁光束；

所述向上传播的圆偏振囚禁光束、向下传播的圆偏振囚禁光束与第一组四束囚禁光束结合所述第一预设磁场梯度在第一圆锥内部产生第一磁光阱，所述向上传播的圆偏振囚禁光束、向下传播的圆偏振囚禁光束与第二组四束囚禁光束结合所述第二预设磁场梯度在第二圆锥内部产生第二磁光阱；

利用所述第一磁光阱和第二磁光阱分别对上下两个原子团冷却囚禁，随后同时撤去囚禁光束和磁场作用，实现两个原子团同时自由下落，在两个原子团自由下落过程中作用相同的拉曼光脉冲，以同时测量上下两个圆锥处的重力加速度，并结合上下两个干涉仪重力测量点的距离和两个重力加速度值确定竖直方向的重力梯度。

2.根据权利要求1所述的原子重力梯度仪，其特征在于，所述竖直方向重力梯度Γ_zz表示为：

其中，l是上下两个干涉仪重力测量点的距离，即梯度仪的基线，g₁为第一圆锥处测量的重力加速度值，g₂为第二圆锥处测量的重力加速度值。

3.根据权利要求1或2所述的原子重力梯度仪，其特征在于，所述第一磁场装置包括：第一组亥姆霍兹线圈；

所述第一组亥姆霍兹线圈置于第一圆锥周围，以在第一圆锥内部产生第一预设磁场梯度。

4.根据权利要求1或2所述的原子重力梯度仪，其特征在于，所述第二磁场装置包括：第二组亥姆霍兹线圈；

所述第二组亥姆霍兹线圈置于第二圆锥周围，以在第二圆锥内部产生第二预设磁场梯度。

5.根据权利要求3所述的原子重力梯度仪，其特征在于，所述第一组亥姆霍兹线圈包括：第一亥姆霍兹线圈和第二亥姆霍兹线圈；

所述第一亥姆霍兹线圈和第二亥姆霍兹线圈分别置于第一圆锥的上方和下方，以在第一圆锥内部产生第一预设磁场梯度。

6.根据权利要求4所述的原子重力梯度仪，其特征在于，所述第二组亥姆霍兹线圈包括：第三亥姆霍兹线圈和第四亥姆霍兹线圈；

所述第三亥姆霍兹线圈和第四亥姆霍兹线圈分别置于第二圆锥的上方和下方，以在第二圆锥内部产生第二预设磁场梯度。

7.根据权利要求1或2所述的原子重力梯度仪，其特征在于，所述圆锥可以用角锥代替。

8.根据权利要求1或2所述的原子重力梯度仪，其特征在于，所述原子团在竖直方向的囚禁圆锥可扩展为N个，N大于2；

当N＝3时，可测量竖直方向梯度的梯度；

将每个圆锥按90°/N角分成4N份，竖直方向安装圆锥时水平方向相对转动90°/N角，实现竖直方向上N团原子同时囚禁，进而实现竖直方向N个位置点的重力加速度同时测量。