[發明專利]圓形諧振器倏逝波捕集的原子陀螺儀

在審

• 申請號: 202010036502.5
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111561920A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 尼爾·黑爾德里?！に鳡栠~耶;卡爾·D·納爾遜
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01C19/64
• 分類號: G01C19/64
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 任霄;劉茜

本發明題為“圓形諧振器倏逝波捕集的原子陀螺儀”。本發明提供了用于通過圍繞圓形諧振器捕集冷堿原子并利用拉曼干涉測量法或布拉格干涉測量法來確定圍繞圓形諧振器的中心軸線的旋轉速率的方法和設備。

背景技術

陀螺儀用于確定圍繞軸線的旋轉速率。然而，常規陀螺儀(諸如諧振光纖陀螺儀)對旋轉的靈敏度有限。一些應用需要較高旋轉靈敏度。

基于原子干涉儀的陀螺儀具有較高旋轉靈敏度。然而，基于原子干涉儀的現有陀螺儀通常不滿足許多應用的尺寸、重量、功率和成本(SWAP-C)要求。此外，此類系統不能成本有效地批量制造，因為這些系統的性能需要在構造時進行顯著的調整。另外，此類系統的性能易受環境因子的影響，使得這些系統的性能可變化，因此不可重復；因此，此類系統不滿足應用穩定性要求。因此，基于原子干涉儀的當前陀螺儀不滿足許多現代應用的要求。

因此，需要基于原子干涉儀的陀螺儀，該陀螺儀將滿足顧客的SWAP-C要求和穩定性要求，并且可以成本有效地批量生產。

發明內容

本發明提供了一種方法。該方法包括：圍繞圓形諧振器的圓周表面冷凝冷堿原子；圍繞所述圓形諧振器的所述圓周表面捕集堿原子和所述堿原子的相應的原子波函數，以及從所述圓形諧振器的所述圓周表面移位所述堿原子和所述堿原子的相應的原子波函數；將第一組至少一個光學脈沖耦合到所述圓形諧振器；其中所述第一組至少一個光學脈沖具有振幅、相位和頻率，使得圍繞所述圓形諧振器的所述圓周表面產生第一倏逝場，所述第一倏逝場將所述堿原子的所述原子波函數分裂成兩個部分；其中一個部分具有第一狀態，并且另一部分具有第二狀態；允許所述原子波函數的某些部分圍繞所述圓形諧振器的所述圓周表面傳播至少一次；將第二組至少一個光學脈沖耦合到所述圓形諧振器；其中所述第二組至少一個光學脈沖具有振幅、相位和頻率，使得圍繞圓形諧振器的所述圓周表面產生第二倏逝場，所述第二倏逝場導致所述堿原子的所述原子波函數的所述兩個狀態具有取決于圍繞所述圓形諧振器的中心軸線的旋轉速率的比率；將第三組至少一個光學脈沖耦合到所述圓形諧振器；其中所述第三組至少一個光學脈沖具有振幅、相位和頻率，使得透射光的振幅或相位或散射光的振幅取決于所述堿原子的所述原子波函數的所述兩個部分的總體比率；測量所述第三組至少一個光學脈沖中的光學振幅和光學相位中的至少一者，所述光學振幅和光學相位已經由以下中的至少一者操作：由所述圓形諧振器透射和散射；基于由所述至少一個光學檢測器測量的所述光學振幅和所述光學相位中的至少一者來確定圍繞所述中心軸線與圍繞所述圓形諧振器的所述中心軸線的旋轉速率對應的所述原子波函數的所述兩個部分之間的相移；以及使用所確定的相移來確定旋轉速率。

附圖說明

應當理解，附圖僅示出了示例性實施方案，因此不應認為是限制本發明的范圍，將通過附圖的使用以附加特征和細節來描述示例性實施方案，其中：

圖1A示出了圓形諧振器倏逝波捕集的原子陀螺儀的一個實施方案的框圖；

圖1B示出了圓形諧振器的一個實施方案的視圖；

圖1C示出了包括可移動主體的系統的示例，該可移動主體包括至少一個圓形諧振器倏逝波捕集的原子陀螺儀；并且

圖2示出了圓形諧振器倏逝波捕集的原子陀螺儀的示例性操作方法。

根據慣例，所描述的各種特征未必按比例繪制，而是用于強調與示例性實施方案相關的特定特征。參考字符在所有圖和文本中表示類似的元件。

具體實施方式

在以下詳細描述中，參考形成其一部分的附圖，并且其中通過圖示方式示出了特定的例示性實施方案。然而，應當理解，可利用其他實施方案，并且可進行該結構、機械和電氣改變。此外，附圖和說明書中呈現的方法不應被解釋為限制可執行各個步驟的順序。因此，以下詳細描述不應被視為具有限制意義。