[發明專利]一種用于原子干涉陀螺儀的拉曼光平行度調節裝置及方法

有效

• 申請號: 202111374946.0
• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN113959426B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 劉簡;路想想;張俊峰;裴棟梁;孔德龍;王杰英
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: G01C19/64
• 分類號: G01C19/64;G01C25/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 劉玲

本發明涉及一種用于原子干涉陀螺儀的拉曼光平行度調節裝置，其包括拉曼光準直器、二分之一波片、可變光闌、偏振分光棱鏡、45°反射鏡、拉曼光反射棱鏡、偏振片、衰減片、聚焦透鏡、CCD及顯示器。本發明的用于原子干涉陀螺儀的拉曼光平行度調節裝置及調節方法，通過使用一個頂角為90°的拉曼光反射棱鏡對兩束空間分離拉曼光進行反射，從根本上提高了兩束拉曼光之間的平行度，通過觀察光學干涉條紋寬度變化，進一步實現兩束拉曼光之間有效波矢的平行度的精細調節，解決原子干涉陀螺儀對拉曼光平行度要求較高的問題。

技術領域

本發明涉及原子干涉技術領域，特別涉及一種用于原子干涉陀螺儀的拉曼光平行度調節裝置及方法。

背景技術

隨著激光冷卻和操控技術的進步，基于雙光子受激拉曼躍遷技術實現的原子干涉陀螺儀得到快速發展。用以操控原子波包分束與合束的雙光子拉曼脈沖由一對波矢相反，且具有特定偏振態組合的光波組成，其頻率差與所用堿金屬原子波源的兩基態能級差相等，通過精細控制拉曼脈沖的頻率和持續時間可以使得原子處于疊加態或分離態。當原子受到橫向拉曼光作用發生能態轉換的同時，可以在橫向上改變的動量，其中k₁和k₂分別為兩束相向傳播的光波矢。在原子團飛行過程中，在不同位置作用多束拉曼脈沖，可以使原子波包沿兩條路徑運動并最終會合，從而形成具有一定面積的干涉環路。在干涉過程中受到的科里奧利力作用將通過薩格奈克(Sagnac)效應產生轉動相移，測量此相移即可實現轉動角速度的測量。

綜上所述，在原子干涉陀螺儀中，需要多束空間分離的拉曼脈沖與飛行的原子團作用，從而形成Sagnac干涉環路。拉曼光照射原子團時，原子感受到與拉曼光有效波矢方向一致的反沖動量的作用，如果多束拉曼光之間有效波矢的平行度有偏差，由于動量守恒，最后一個拉曼脈沖作用后兩條干涉路徑不閉合。根據德布羅意假設，當兩條干涉路徑交會時的距離小于波源的相干長度時，該物質波干涉儀能夠發生干涉。為滿足以上條件，需要調節多束拉曼光之間的平行度，使其夾角小于特定允許角，且隨干涉時間的增加，該允許角越小。對于通常原子干涉陀螺儀，該允許角一般在μrad量級。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于原子干涉陀螺儀的拉曼光平行度調節裝置，通過使用一個頂角為90°的拉曼光反射棱鏡對兩束空間分離拉曼光進行反射，從根本上提高了兩束拉曼光之間的平行度，通過觀察光學干涉條紋寬度變化，進一步實現兩束拉曼光之間有效波矢的平行度的精細調節，解決原子干涉陀螺儀對拉曼光平行度要求較高的問題。

本發明的目的還在于提供一種用于原子干涉陀螺儀的拉曼光平行度調節方法。

本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種用于原子干涉陀螺儀的拉曼光平行度調節裝置，其特征在于：包括拉曼光準直器、二分之一波片、可變光闌、偏振分光棱鏡、45°反射鏡、拉曼光反射棱鏡、偏振片、衰減片、聚焦透鏡、CCD及顯示器，

所述拉曼光準直器輸出經過準直擴束的線偏振的拉曼光，所述拉曼光包含波長相近的兩束光，其頻率差與原子干涉陀螺儀中所用堿金屬原子波源的兩基態能級差相等；所述拉曼光通過所述二分之一波片及所述可變光闌后入射至偏振分光棱鏡，分成功率相等、偏振正交的兩束光：s光及p光；其中s光由偏振分光棱鏡反射后穿過原子干涉陀螺儀的真空腔，在所述拉曼光反射棱鏡的相鄰直角面發生兩次反射，沿反方向穿過真空腔，由45°反射鏡改變傳輸方向，進入偏振分光棱鏡后被再次反射；另一束p光透射通過所述偏振分光棱鏡，經由所述45°反射鏡反射后穿過真空腔，由所述拉曼光反射棱鏡兩次反射后反方向穿過真空腔，再次進入偏振分光棱鏡并透射；