利用原子干涉仪的相位调制进行绝对转动测量

提出一种基于原子干涉仪的相位调制进行绝对转动测量的方法.以π/2-π-π/2构型的空间型原子干涉仪为例,通过对拉曼激光进行相位调制,然后在动量谱空间测量转动对原子速度谱的调制周期,获得原子干涉仪相对惯性空间的绝对转动.文章对于采用该法进行角速度测量的测量范围以及对相位调制频率的要求进行了分析,对于散粒噪声限下的转动测量灵敏度及其影响因素进行了仿真. 关键词： 原子干涉仪 原子陀螺 相位调制 绝对转动测量     

基于扩展卡尔曼滤波算法的船载绝对重力测量数据处理

基于冷原子干涉仪的高精度绝对重力动态测量为海洋重力测量提供新的手段,因而备受关注.利用自己搭建的船载冷原子干涉式绝对重力测量系统,在中国南海某海域开展了一系列测量实验.在动态条件下,测量噪声的抑制对测量性能的提升至关重要.本文根据船载绝对重力动态测量系统的物理模型,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波算法的动态绝对重力数据处理方法,对观测的原子干涉条纹数据进行了时域滤波处理,获得了绝对重力值的最优估计.基于该处理方法将航速小于2.1 km/h条件下的绝对重力测量灵敏度从300.2 mGal/Hz^1/2提升至136.8 mGal/Hz^1/2(T=4 ms).此外,将处理后的数据与利用地球重力模型(XGM2019)计算的数据进行了比对,发现两者符合度较好.这些结果证实了本文提出的数据处理方法的有效性,并为船载冷原子干涉式绝对重力测量系统的测量噪声的抑制提供了一种新的处理方法.     

多模式原子干涉仪的相位研究

在本文中,我们研究了谐振子势阱(频率为ω)中多模式原子干涉仪相位演化的动力学特性.第一次Kapitza-Dirac脉冲产生出了具有不同相位的模式.外场的作用使这些模式的相位演化相对于没有外场下的演化发生了偏离.Kapitza-Dirac脉冲的强度不会对相位演化产生任何影响.在第二次Kapitza-Dirac脉冲后,外场作用使t=π/(2ω)之前已经存在的非零模式相位发生突变.对于外场是重力场,测量时刻相邻两模式之间的相位差和重力加速度成线性关系.     

不同序列拉曼光脉冲对原子重力仪灵敏度的影响

研究了不同序列拉曼光脉冲对原子重力仪灵敏度的影响.结果表明,通过调节脉冲间隔可以改善原子干涉重力仪的灵敏度.在标准配置下,只考虑重力及一阶重力梯度时,三脉冲序列（π/2-π-π/2）的原子干涉重力仪具有较大的灵敏度,四脉冲序列（π/2-π-π-π/2）的原子干涉重力仪对重力不敏感,可用来测量重力梯度,五脉冲作用会降低原子干涉重力仪的灵敏度. 关键词： 原子重力仪 拉曼激光脉冲序列 灵敏度     

冷原子重力仪及重力梯度仪中的姿态扰动研究

冷原子绝对重力仪和冷原子重力梯度仪在外界动平台上的精度相较实验室精度差距较大,其中最主要的振动噪声目前已经有较为成熟的方案进行抑制,而由于载体转动引起的姿态噪声目前尚未研究。从冷原子干涉仪的敏感机制入手,推导了在姿态扰动情况下冷原子绝对重力仪和重力梯度仪的相位改变,并利用双光子拉曼演化方程给出了相应的高阶灵敏度函数补偿方案,提升了冷原子绝对重力仪和重力梯度仪在复杂环境下的灵敏度和环境适应性。     

空间域相位调制干涉仪用于微位移测量

本文从波动光学的干涉理论出发，描述了空间域相位调制干涉测量位移的原理。给出干涉仪的系统构成原理。比较空间域相位调制与时间域相位调制的异同点。指出空间域相位调制的特点。提出空间域相位调制干涉仪的两种工作状态，即单条纹和双条纹工作状态。最后给出位移测量结果。     

对抛式冷原子陀螺仪中原子运动轨迹的控制

冷原子具有很小的速度,很窄的速度分布以及良好的相干特性,利用冷原子物质波干涉特性可实现原子干涉仪,具有萨格奈克效应的原子干涉仪即原子陀螺仪,可精密测量转动速率. 冷原子轨迹的精确控制对提高冷原子陀螺仪的测量精度有着重要的意义,文章报道了利用直接数字频率综合器,实现对双向对抛冷原子运动轨迹的精确控制. 关键词： 冷原子 原子陀螺仪 直接数字频率综合器     

高精度纯相位液晶空间光调制器的研究

研制了平行排列液晶空间光调制器（LC SLM）。论述了平行排列液晶相位调制的理论,进行了计算模拟。对液晶空间光调制器相位调制特性和振幅调制特性进行了测量,实验结果表明,在整个灰度级范围内是纯相位调制的空间光调制器,并且调制的范围可达到0．6λ。在ZYGO菲佐干涉仪上进行了精度特性的研究,得到了非常好的结果,在1cm^2的面积上,进行了畸变波前的调制,其精度峰谷值可达0．098λ,均方根值可达0．017λ。在此精度的基础上产生了π相位差的栅结构,证明了这种液晶空间光调制器可以很好的进行相位调制。     

液晶空间光调制器的调制特性测量

分析了液晶空间光调制器LC2002的工作原理,测量了振幅调制特性和最佳相位调制特性曲线.对经扭曲向列液晶空间光调制后的待测波面进行横向剪切干涉,用CCD记录其干涉图样,采用一维图像分析法得到最大相位调制为0.837π.实验证明液晶空间光调制器可以很好地进行相位调制.     

分析原子干涉仪的矩阵方法

从原子波包所满足的薛定谔方程出发,从理论上巧妙地推导出了原子干涉仪在重力的影响下所产生的相位差与重力加速度的关系表达式。提出了一种3×3阶的矩阵方法,以此来分析多个元件情况下原子干涉仪中的相位差,可以大大简化计算。利用这种方法不但能得到原子束在重力的影响下在自由空间中的传输矩阵,也可以得到原子束与π/2和π脉冲的相互作用矩阵。作为例子,用3×3阶矩阵方法计算了三脉冲原子干涉仪中的相位差,得出的结果与Wolf等对经典轨迹进行拉格朗日积分所得出的结果完全相符。进一步分析了五脉冲的原子干涉仪中的相位差,以说明3×3阶矩阵方法的简便性。