[发明专利]基于热光场聚束效应的重力仪

摘要

本发明公开了基于热光场聚束效应的重力仪，属于重力探测领域。当测量光束和参考光束同时到达两探测器时，对这两个探测器输出的光信号做归一化二阶关联函数计算，得到峰值，即表现出聚束效应，本发明的重力仪即利用热光场的这种聚束效应实现，由于采用的是归一化二阶关联函数计算方法，光程差对测量结果的影响较小，因此本发明基本不受大气扰动影响，可以克服传统重力仪无法直接暴露在大气环境下使用的问题，可以实现抗干扰重力探测能力，兼顾工程化和高分辨率，可广泛应用于复杂环境下的重力探测。

主权项

1.基于热光场聚束效应的重力仪，其特征在于，包括热光源(1)、透镜(2)、小孔(3)、极化分束器(4)、第一反射镜(5)、分束器(6)、应力传感器(7)、待下落棱镜(8)、参考棱镜(9)、第二反射镜(10)、延时器(11)、第一探测器(12)、第二探测器(13)、符合测量逻辑计算器(14)以及原子钟(15)；小孔(3)放置于透镜(2)的焦平面上，热光源(1)发出的光经过透镜(2)会聚到小孔(3)上，从小孔(3)出射的光经过极化分束器(4)变成线偏振光后入射到第一反射镜(5)上，经第一反射镜(5)反射后入射到分束器(6)上，经分束器(6)透射的光经过延时器(11)延时后被第二探测器(13)接收，经分束器(6)反射的光沿竖直方向向上传输，入射到待下落棱镜(8)上，经待下落棱镜(8)回射后，沿竖直方向向下传输，入射到参考棱镜(9)上，经参考棱镜(9)回射后，入射到第二反射镜(10)上，经第二反射镜(10)反射后被第一探测器(12)接收，第一探测器(12)和第二探测器(13)将探测到的光信号同时输入到符合测量逻辑计算器(14)，符合测量逻辑计算器(14)对第一探测器(12)和第二探测器(13)输出的光信号做归一化二阶关联函数计算；所述应力传感器(7)位于待下落棱镜(8)的正下方，在重力测量过程中，原子钟(15)记录待下落棱镜(8)做自由落体运动的起始时刻t₁以及下落到应力传感器(7)上的末时刻t₂，利用公式计算重力加速度g，其中Δt＝t₂‑t₁，Δτ＝τ₂‑τ₁，τ₁为待下落棱镜(8)未做自由落体运动时，符合测量逻辑计算器(14)做归一化二阶关联函数计算得到峰值时延时器(11)的延时，τ₂为待下落棱镜(8)位于应力传感器(7)上时，符合测量逻辑计算器(14)做归一化二阶关联函数计算得到峰值时延时器(11)的延时；待下落棱镜(8)入射光和出射光均沿竖直方向传输的光路调节方法如下：(2.1)建立包括激光(16)、第一反射镜(5)、分束器(6)、待下落棱镜(8)、水槽(17)、第三反射镜(18)以及校准回射棱镜(19)的调节装置；(2.2)激光(16)发出的光经第一反射镜(5)反射，照射到分束器(6) 上，被分束器(6)反射的激光光束，即测量光束，向上传输到待下落棱镜(8)上，经待下落棱镜(8)回射后，向下传输照射到水槽(17)液面上，经过水槽(17)液面的反射后，沿原光路返回，照射到分束器(6)上；(2.3)被分束器(6)透射的激光光束，即参考光束，径直照射到第三反射镜(18)上，经第三反射镜(18)反射后照射到校准回射棱镜(19)上，经校准回射棱镜(19)反射后沿原光路返回，照射到分束器(6)上；(2.4)返回的测量光束与返回的参考光束在分束器(6)上相遇并发生干涉，通过调节第一反射镜(5)来控制测量光束方向，当观测到的干涉条纹呈现均匀的圆形光斑时，认为此时待下落棱镜(8)的入射光和出射光都是绝对竖直的；(2.5)在第一反射镜(5)、分束器(6)以及待下落棱镜(8)位置不变的前提下，在激光(16)的位置处放置热源(1)，在水槽(17)的位置放置参考棱镜(9)，然后按基于热光场聚束效应的重力仪的光路放置其他设备，实现基于热光场聚束效应的重力仪。