[發明專利]芯片式原子陀螺儀及其測量轉動的方法

有效

• 申請號: 201210421184.X
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102927978A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 顏輝;廖開宇;杜炎雄;李建鋒
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G01C19/64
• 分類號: G01C19/64
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松

1.芯片式原子陀螺儀，包括原子芯片（1）、玻璃真空腔（2）、離子泵（3）、帶堿金屬釋放劑的電流饋通（4）、真空閥（5）和四通接頭（6）；

所述四通接頭（6）的四個開口分別與玻璃真空腔（2）、離子泵（3）、電流饋通（4）和真空閥（5）連接，所述原子芯片（1）作為玻璃真空腔（2）的一個面連接在玻璃真空腔（2）上，其特征在于：所述原子芯片（1）上的導線結構包括

用于形成可沿x方向移動的一維原子導引、由若干沿y方向平行設置的導線組成的導線陣列（7）；

兩根沿x方向用于在y方向形成一維原子囚禁勢阱的第一導線（8）和第二導線（9）；

以及兩組沿x方向用于在y方向形成態選擇雙阱的第一共面微波波導（10）和第二共面微波波導（11）。

2.根據權利要求1所述的芯片式原子陀螺儀，其特征在于：所述原子芯片（1）上的導線分為底層和頂層，所述導線陣列（7）設置在底層，所述第一導線（8）和第二導線（9）、第一共面微波波導（10）和第二共面微波波導（11）設置在頂層。

3.根據權利要求2所述的芯片式原子陀螺儀，其特征在于：所述若干沿y方向平行設置的導線分別為g1、g2、g3...gn，其中n≥3。

4.根據權利要求3所述的芯片式原子陀螺儀，其特征在于：所述原子芯片（1）采用真空膠粘接在玻璃真空腔（2）上。

5.根據權利要求3所述的芯片式原子陀螺儀，其特征在于：所述玻璃真空腔（2）通過金屬法蘭與四通接頭（6）的一個開口連接。

6.基于權利要求3所述陀螺儀測量轉動的方法，其特征在于包括以下步驟：

1）通過真空閥（5）與前級真空泵連接，將陀螺儀內部抽到超高真空后，關閉真空閥（5），并利用離子泵（3）將陀螺儀內部維持在超高真空狀態；

2）采用電流饋通（4）加熱堿金屬釋放劑維持真空中待冷卻原子的數量；

3）在導線陣列（7）中的導線g1和g2通上同向電流，同時在第一導線（8）和第二導線（9）通上同向電流，在x方向施加均勻磁場，使原子芯片（1）表面產生三維原子囚禁勢阱，將預先制備的冷原子裝載到該囚禁勢阱中；

4）減小導線g1的電流大小，同時增加導線g3的電流大小，由導線陣列7形成的的一維原子導引沿x方向移動；同時增大第一共面微波波導（10）和第二共面微波波導（11）中的微波功率，在y方向的囚禁勢阱從一個變為兩個，從而實現不同內態原子的相干分束；當微波功率達到最大時，接著減少微波功率，在y方向的囚禁勢阱從兩個變為一個，從而實現原子的合束；

5）依次改變導線陣列（7）中各導線的電流，讓一維原子導引一直沿x方向運動；原子在y方向分束和合束的同時也在x方向移動，從而形成雙Y型包圍一定面積的閉合路徑；

6）利用π/2拉曼脈沖消除路徑信息，實現原子內態的干涉；接著對冷原子團基態布居進行相干探測后，得到原子干涉條紋，從干涉條紋的移動讀出由轉動所引起的原子干涉相位差；然后根據薩格奈克效應的理論計算出轉動的速度。

7.根據權利要求6所述的測量轉動的方法，其特征在于：在步驟4）中，在冷原子團分束前，冷原子內態制備到相干疊加態冷原子團被分開后，不同內態的原子沿態選擇微波導引運動，先分開經過不同的路徑最后合并。

8.根據權利要求7所述的測量轉動的方法，其特征在于：所述相干疊加態的|1〉和|2〉選擇的是原子內態的兩個穩定基態。