[发明专利]基于多组份原子干涉仪的组合惯性传感器及其测量方法

摘要

本发明公开了一种基于多组份原子干涉仪的组合惯性传感器及其测量方法，涉及原子干涉测量惯性技术领域。本传感器包括结构相同的第1、第2惯性量敏感型冷原子干涉仪和真空连通腔；真空连通腔在水平方向连通第1、第2惯性量敏感型冷原子干涉仪的两个原子干涉区。本测量方法是利用多频激光在同一物理单元中同时独立操纵两种碱金属原子，对一种原子采用三脉冲π/2-π-π/2拉曼激光序列来测量加速度和重力梯度；对另一种原子采用四脉冲π/2-π-π-π/2拉曼光激光序列来测量转动速率。本发明利用单一物理装置同时实现多个惯性量的同步测量，可在惯性导航、资源勘探、地震监测和地球物理研究等多个领域发挥重要作用。

主权项

一种基于多组份原子干涉仪的组合惯性传感器，包括结构相同的第1、2惯性量敏感型冷原子干涉仪（A、B）和真空连通腔（C）；所述的第1惯性量敏感型冷原子干涉仪（A）包括真空容器（11）、三维磁光阱反向磁场线圈对（21）、偏置磁场线圈对（30）、碱金属样品（40）和光电探测器（50）以及第1、3、4激光光束发射器（61、63、64）；其位置和连接关系是：真空容器（11）是一种全封闭容器，包括三维磁光阱真空腔（112）和原子干涉区真空腔（113）；碱金属样品（40）设置在真空容器（11）中；以三维磁光阱真空腔（112）的中心点为中心，沿空间对称的六个方向分别设置有三对发射方向均指向该中心的第1激光光束发射器（61），同时以竖直方向的一对第1激光光束发射器（61）为轴，对称地设置有三维磁光阱反向磁场线圈对（21），构成三维磁光阱（2）；在三维磁光阱（2）的上方，以原子干涉区真空腔（113）为轴，设置有偏置磁场线圈对（30），光电探测器（50）设置于原子干涉区真空腔（113）的底端，构成原子干涉区（3）；其特征在于：真空连通腔（C）在水平方向连通第1、2惯性量敏感型冷原子干涉仪（A、B）的两个原子干涉区（3），并在两个原子干涉区（3）水平方向两端分别设置有两对对射的第3、4激光光束发射器（63、64）；碱金属样品（40）中包含有2～4种碱金属原子或同位素；第1、3、4激光光束发射器（61、63、64）均为一种多频激光发射终端，可发射分别针对上述碱金属原子或同位素能级跃迁的多频率激光束。