新一代惯性测量仪器:拉曼型原子干涉陀螺仪

近年来,原子干涉技术的快速发展为转动精密测量及相关应用研究提供了新的途径。原子干涉陀螺仪比传统的光学陀螺仪的灵敏度更高,是新一代的惯性测量仪器,具有极大的应用前景。本文介绍了拉曼型原子干涉陀螺仪的基本原理、主要性能和技术特点,给出了本研究小组在拉曼干涉型冷原子陀螺仪方面的最新研究进展,分析了原子干涉陀螺仪的研究现状和发展前景。     

冷原子干涉陀螺仪在惯性导航领域的研究现状及展望

随着激光冷却等原子光学技术的进步,利用冷原子作为波源的冷原子干涉陀螺仪正在快速发展,有望成为惯性导航领域颇具发展潜力的新型陀螺技术。介绍了国内外冷原子干涉陀螺仪的研究现状和原子干涉仪惯性测量的基本原理,并对斯坦福大学、巴黎天文台和汉诺威大学的三种不同类型冷原子干涉陀螺仪的性能特点进行了对比分析。针对当前冷原子干涉技术的局限性,展望了未来冷原子干涉陀螺仪在惯性导航领域推广应用的改进方案及发展前景。     

基于原子干涉的量子陀螺仪

介绍了一种基于原子干涉测量的量子陀螺仪,对原子干涉的Sagnac效应原理进行了简单描述,在此基础上介绍原子Mach?蛳Zehnder干涉仪构成的量子陀螺仪的工作原理。量子陀螺仪的测量精度比传统的高精度陀螺仪的精度高几个数量级,是新一代的陀螺仪。     

导航、电子对抗、制导

TN962011011728新一代惯性导航技术:冷原子陀螺仪/李润兵,王谨,詹明生(中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室)//全球定位系统.―2010,35(4).―1～5.该文介绍了冷原子陀螺仪的实验研究进展,通过直接数字频率综合电路精确控制冷原子的运动轨迹,形成双向对抛的冷原子束,利用拉曼激光脉冲相干操作双向对抛的冷原子,实现了双环路冷原子干涉条纹,该构     

空间型Raman脉冲冷原子陀螺仪的绝对角速度测量

介绍了图解法分析冷原子干涉仪的基本原理,建立了空间型Raman脉冲冷原子陀螺仪的理论模型。通过对冷原子干涉仪近似数学模型的变换,研究了原子初速度与跃迁概率之间的关系,阐述了基于辅助角速度测量的原子速度扫描法测量原理。在原子干涉仪精确模型的基础上,利用Raman激光频率调制对多普勒效应进行补偿,并利用相位调制进行修正以满足原子速度扫描法中的相位关系。数值仿真计算结果表明,在辅助角速度测量量程内,经过补偿修正后的原子速度扫描法能实现对绝对角速度的高精度测量。     

用原子陀螺仪测量微小转动

多年前物理学家就知道，原子是最好的测量装置之一，原子钟就是一例。现在人们似乎感到，我们还是处在精密原子测量新黄金时代的开端，其中部分原因是由于激光冷却和操纵原子的技术刚开始发展。如像原子可以良好报时一样，原子可成为由于重力加速或地球旋转作用而产生的惯性力的优良传感器。最近由斯坦福大学T．Gustavson等人所做的实验已清楚证明了这种潜力。他们已建立一个原子干涉陀螺仪，可以很灵敏地测量旋转，其精度比以前以粒子为基础的陀螺仪实验高两个数量级，与目前水平的激光陀螺仪相差不多，后者是我们目前旋转测量的最精密的…     

虚拟仪器在激光冷却原子实验中的应用

基于LabVIEW软件和数据采集卡开发设计了一种虚拟的多路时序控制系统,并用于激光冷却原子实验的冷原子温度测量中,实现了对冷却光、磁场、再泵浦光、探测光以及CCD开启和关闭的计算机自动控制,时序脉冲的延时时间和脉冲宽度的调节精度小于1μs。实验表明,该系统能大大提高冷原子实验过程的调试效率和控制精度。     

光学超表面集成原子气室仿真设计

碱金属原子气室是原子电场计、原子陀螺仪、磁力计、原子钟等原子传感器的基础核心部件,在气室玻壳上进行光路集成是实现原子传感器小型化的有效途径之一。本文针对原子传感器中光学元器件分立、光利用率不高的问题,基于广义斯涅耳定律和等效介质理论,设计了一种超表面结构,可实现不同波长激光的光束分离和高效透过,与原子气室集成,便于透过原子气室的光信号检测和后续处理,提高原子传感器的集成度和便携性,为其小型化提供可行性方案。以双光子激发制备铯里德堡原子为例,使用FDTD软件进行仿真分析,结果表明,超表面结构对510 nm耦合光偏折角约为6°,对852 nm探测光基本不产生影响,两束激光的透过率均在96.3%以上。     

基于LabVIEW的Xe核自旋横向弛豫时间自动测试系统

核磁共振陀螺仪是基于量子调控技术的前沿研究,具有高精度、小体积、低功耗等显著优点,是未来高精度微小型陀螺的主要发展方向之一。原子气室内Xe核自旋的横向弛豫时间是衡量原子气室性能的一个重要参数,直接影响陀螺的角随机游走,准确快速地测量横向弛豫时间有利于研制性能更优的原子气室。根据推导的核自旋横向弛豫时间测量原理,基于LabVIEW软件平台设计了一种气室核自旋横向弛豫时间的自动化测试系统,实现了温度控制、氙共振频率找寻、磁场控制及数据处理存储功能。实际应用表明,采用自动化测试系统工作稳定可靠、测量效率高、测试精度高、人机交互性好,为检验核磁共振陀螺仪原子气室的性能提供了有效测试手段。     

原子印章YAG激光雕刻机的研究

本文阐述了原子印章ＹＡＧ脉冲激光雕刻机的工作原理，详细介绍了整机结构特点，以及激光器参数、工艺参数和计算机排版软件功能，并简述了激光进行原子印章雕刻时的作用机理，和激光特性参数、印章材料及计算机软件等因素对印章雕刻效果的相应影响。     

原子光刻及关键技术分析

文章对原子光刻进行了深入的分析,介绍了其基本概念、工作机理、相关实验方案,针对原子光刻的原子捕获、激光稳频、原子束聚焦和沉积等关键技术,进行了分析和探讨。     

新型惯性技术发展及在宇航领域的应用

载体运动信息动态精确测量技术是现代各类运载体导航、制导与控制的前提,惯性技术是在各种复杂环境条件下自主地建立运动载体的方位、姿态基准的唯一有效手段,因而是载体运动信息精确测量的基础。文中详细介绍了光学惯性仪表及系统、MEMS惯性仪表、原子惯性仪表、其他惯性仪表、微型定位导航授时技术和惯性执行结构等新型惯性技术的发展历程,在宇航应用中需要解决的主要技术问题,阐述了惯性技术在宇航领域的应用情况和未来的发展需求和趋势。     

Λ-型三能级原子与V-型三能级原子耦合腔的动力学特性

研究了由一个Λ型三能级原子、一个V型三能级原子和光纤连接的双模腔构成的系统,给出了初始激发数为1时系统态矢的演化。通过对原子1、原子2、腔A、腔B和光纤模被激发的几率的计算,研究了系统的动力学行为。讨论了光纤模与腔场间的耦合强度变化对系统的动力学行为的影响。研究结果表明:随光纤模与腔场间的耦合强度增强,原子、腔A和腔B被激发的几率随时间演化的周期性增强,但腔A和腔B被激发的几率减小。另一方面,光纤模被激发的几率随光纤模与腔场间的耦合强度变化存在非线性关系。     

铀放电灯中的Autler-Townes效应

本文在Dressed原子模型中,引入分布函数的近似概念,据此计算了铀原子的autler-Townes效应,并在铀放电灯中观察了这一效应,验证了理论分析的结果,得到了强光场下铀原子的光谱行为。     

广义克尔介质对双模压缩真空场与原子相互作用系统原子量子特性的影响

运用全量子理论,研究了存在广义克尔介质时,双模压缩真空场与二能级原子相互作用系统中原子布居数的时间演化和原子的偶极压缩效应,着重讨论了广义克尔介质与双模压缩真空场作用的耦合强度x,失谐量Ω以及广义克尔介质的非线性阶数m对原子行为的影响。     

中性原子的磁导引及其应用

本文综述了采用载流导线或永久磁管等实现中性原子磁导引的原理、方法及其最新进展,并简单介绍了原子磁导引技术在原子光学和玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）实验以及各种原子光学器件研制等方面的应用.     

准单色亚稳态氦原子束源系统研究

研究设计了一种亚稳氦原子束源系统。采用电子激发方法产生亚稳态氦原子，利用喷嘴经等熵澎胀形成原子束，通过该原子束的纵向速度进行选择，以及利用激光冷却来实现横向准直，制备出准单色亚稳态氦原子束。