A method and device for measuring the gravity gradient of Pyramid structured atomic interference based on two dimensional cross gratings. The steps of this method are: S1: preparation of cold atomic mass; cold atomic mass by pre cooling; S2: velocity selection and state preparation; the temperature of atomic mass is further reduced by the selection of Raman velocity; The state of magnetic insensitivity |F = 1, mF = 0>; S3: atomic interference; using two beams of Raman light to apply PI /2, PI and PI /2 pulses to the masses of atoms to realize the bundles and bundles of atomic clusters, and a atomic interferometer is constructed. S4: internal state detection; after the interference is completed, the atomic mass is free to fall for a period of time. The number of atomic populations in the hyperfine level in the two ground state is measured, and the transition probability and the gravitational acceleration value are finally obtained by using the probe light to match the pump light and the effect of the astigmatic light. The device is used to implement the above method. The invention has the advantages of small overall volume, strong robustness, low cost and high measuring accuracy. One
【技术实现步骤摘要】
基于二维交叉光栅的类金字塔结构型原子干涉重力梯度测量方法及装置
本专利技术主要涉及到原子干涉仪领域,特指一种基于二维交叉光栅的类金字塔结构型原子干涉重力梯度测量方法及装置。
技术介绍
自迈克尔逊干涉仪专利技术以来,根据光波的衍射、干涉特性构建的干涉计量仪器因其极高的测量精度和灵敏度而广泛应用于基础科学研究、生产实践、航天航空、地质探矿和国防工业等众多领域。在实践中,人们逐渐认识到采用波长更短的波进行干涉可以提高测量精度,因此于1952年构建了电子干涉仪,1962年构建了中子干涉仪,直到20世纪70年代,人们才开始构思原子干涉仪。原子干涉仪,即以原子物质波代替经典光波作为干涉媒介,用原子光学器件代替经典光学器件来实现分束、反射、合束过程而构成的干涉仪。相比于其他干涉媒介,原子干涉仪具有以下优势:①由于原子质量远大于光子、中子及电子,相应的物质波波长更短,因此可以获得更高的测量精度和灵敏度。理论分析表明,原子干涉陀螺仪的灵敏度比相同回路面积的He-Ne激光陀螺仪高1011倍,原子加速度仪比现有加速度计的灵敏度高1017倍。②因为原子具有丰富的内部能级,可以利用电磁场对其进行精密操控,因而原子干涉仪可以提供更广泛的基础研究与应用。③原子显电中性,受杂散电场干扰小,且原子间不存在库伦相互作用,因此可以获得优于电子干涉仪的测量精度。④此外,激光冷却原子技术的发展使得高通量的冷或超冷原子束较易获得,因而原子干涉仪的构造要比中子干涉仪简单和便宜。原子干涉仪是以原子物质波代替经典光波作为干涉媒介,用原子光学器件代替经典光学器件来实现分束、反射、合束过程而构成的物质波干涉系 ...
【技术保护点】
1.一种基于二维交叉光栅的类金字塔结构型原子干涉重力梯度测量方法,其特征在
【技术特征摘要】
1.一种基于二维交叉光栅的类金字塔结构型原子干涉重力梯度测量方法,其特征在于,步骤为:S1:冷原子团的制备;通过冷却进行前级冷却得到冷原子团;S2:速度选择与态制备;通过拉曼速度选择,原子团温度进一步降低;态制备在磁不敏感的状态|F=1,mF=0>上;S3:原子干涉;通过两束拉曼光对原子团施加π/2、π和π/2三束光脉冲,实现原子团的分束与合束,构建了一个原子干涉仪;S4:内态探测;在干涉完成后,将原子团自由下落一段时间,通过探测光分别测得处于两基态超精细能级上的原子布居数,并最终得到跃迁概率以及重力加速度值。2.根据权利要求1所述的基于二维交叉光栅的类金字塔结构型原子干涉重力梯度测量方法,其特征在于,所述步骤S2中,原子团温度进一步降低至1μk。3.根据权利要求1所述的基于二维交叉光栅的类金字塔结构型原子干涉重力梯度测量方法,其特征在于,所述步骤S1中,通过磁光阱、偏振梯度冷却进行前级冷却得到冷原子团。4.根据权利要求1或2或3所述的基于二维交叉光栅的类金字塔结构型原子干涉重力梯度测量方法,其特征在于,所述步骤S4中通过探测光配合回泵光、吹散光的作用,分别测得处于两基态超精细能级上的原子布居数。5.一种基于二维交叉光栅的类金字塔结构型原子干涉重力梯度测量装置,其特征在于,包括真空腔、扩束筒、二维交叉光栅以及用于产生分离式金字塔结构的反射镜组件;所述扩束筒用来引入真空系统的单根光纤,所...
【专利技术属性】
技术研发人员:颜树华,魏春华,杨俊,贾爱爱,罗玉昆,胡青青,李期学,朱凌晓,王恩龙,张旭,
申请(专利权)人:中国人民解放军国防科技大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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