[发明专利]一种基于HOM干涉原理的新型重力仪

摘要

一种基于HOM干涉原理的新型重力仪，包括纠缠源(1)、延时器(2)、第一分束器(3)、应力传感器(4)、待下落棱镜(5)、参考棱镜(6)、第二分束器(7)、第一探测器(8)、第二探测器(9)、符合测量逻辑计算器(10)、原子钟(11)、控制器。首先调整延时器(2)延时，使闲置光与经过初位置的信号光发生相消干涉，然后待下落棱镜(5)自由落体至末位置，记录自由落体时间，再调整延时器(2)延时，使闲置光与经过末位置的信号光发生相消干涉，最后控制器根据两延时的差值、初时刻末时刻的差值，得到重力加速度。本发明是通过HOM干涉原理实现了高精度重力加速度的测量，能够广泛用于计量、测绘、地球物理、海洋探测和空间科学等领域。

主权项

一种基于HOM干涉原理的新型重力仪，其特征在于包括纠缠源(1)、延时器(2)、第一分束器(3)、应力传感器(4)、待下落棱镜(5)、参考棱镜(6)、第二分束器(7)、第一探测器(8)、第二探测器(9)、符合测量逻辑计算器(10)、原子钟(11)、控制器，其中纠缠源(1)，在待下落棱镜(5)位于初位置时产生包括信号光和闲置光的第一纠缠光子序列，将第一纠缠光子序列中的闲置光送至延时器(2)，将第一纠缠光子序列中的信号光送至第一分束器(3)，待下落棱镜(5)自由落体至末位置后，产生包括信号光和闲置光的第二纠缠光子序列，并将第二纠缠光子序列中的闲置光送至延时器(2)，将第二纠缠光子序列中的信号光送至第一分束器(3)；延时器(2)，调整第一纠缠光子序列中的闲置光、第二纠缠光子序列中的闲置光的延时后分别送至第一分束器(3)；第一分束器(3)，对第一纠缠光子序列中的信号光、第二纠缠光子序列中的信号光进行反射后使两束信号光沿竖直向上方向传输，将第一纠缠光子序列中的信号光送至初位置的待下落棱镜(5)，将第二纠缠光子序列中的信号光送至末位置的待下落棱镜(5)，对延时后的第一纠缠光子序列中的闲置光、第二纠缠光子序列中的闲置光进行透射后分别送至第二分束器(7)；应力传感器(4)，当待下落棱镜(5)自由落体至末位置时，控制原子钟(11)记录待下落棱镜(5)自由落体至末位置的时刻t2；待下落棱镜(5)，在应力传感器(4)上方的初位置时对第一分束器(3)反射的第一纠缠光子序列中的信号光进行反射后使第一纠缠光子序列中的信号光沿竖直向下方向传输，送至参考棱镜(6)，自由落体至应力传感器(4)后，对第一分束器(3)反射的第二纠缠光子序列中的信号光进行反射后使第二纠缠光子序列中的信号光沿竖直向下方向传输，送至参考棱镜(6)；参考棱镜(6)，反射待下落棱镜(5)反射的第一纠缠光子序列中的信号光、第二纠缠光子序列中的信号光后送至第二分束器(7)；第二分束器(7)，接收发生干涉后的第一纠缠光子序列中的信号光与第一纠缠光子序列中的闲置光后进行反射和透射，接收发生干涉后的第二纠缠光子序列中的信号光与第二纠缠光子序列中的闲置光后进行反射和透射；第一探测器(8)，探测第二分束器(7)反射的发生干涉的第一纠缠光子序列中的信号光与第一纠缠光子序列中的闲置光后的光信号，产生第一电信号并送至符合测量逻辑计算器(10)，探测第二分束器(7)反射的发生干涉的第二纠缠光子序列中的信号光与第二纠缠光子序列中的闲置光后的光信号，产生第三电信号并送至符合测量逻辑计算器(10)；第二探测器(9)，探测第二分束器(7)透射的发生干涉的第一纠缠光子序列中的信号光与第一纠缠光子序列中的闲置光后的光信号，产生第二电信号并送至符合测量逻辑计算器(10)，探测第二分束器(7)透射的发生干涉的第二纠缠光子序列中的信号光与第二纠缠光子序列中的闲置光后的光信号，产生第四电信号并送至符合测量逻辑计算器(10)；符合测量逻辑计算器(10)，接收第一电信号、第二电信号后对两信号做符合关联计数，记录符合关联计数为0对应的延时器(2)延时τ1，接收第三电信号、第四电信号后对探测器输出的信号做符合关联计数，记录符合关联计数为0对应的延时器(2)延时τ2，并将延时τ1、延时τ2送至控制器；原子钟(11)，记录待下落棱镜(5)开始自由落体的时刻为t1，记录待下落棱镜(5)自由落体至末位置的时刻并记为t2；控制器，接收符合测量逻辑计算器(10)发送的延时τ1、延时τ2，并读取原子钟(11)记录的t1、t2后计算得到重力加速度其中，c为光速，Δτ＝τ2‑τ1，Δt＝t2‑t1；所述初位置为待下落棱镜(5)在应力传感器(4)上方且未开始自由落体的位置；所述末位置为待下落棱镜(5)自由落体至应力传感器(4)时的位置。