微型化可折叠核磁共振陀螺仪表头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种微型化可折叠核磁共振陀螺仪表头，采用的磁共振光学组件，将各光学元部件高度集成，有效减小了光学元件的体积；两路探测光检测单元独立工作，可以提供两路独立的核进动信号，提高了系统冗余度，陀螺精度也相应提高；将集成化原子气室工作必须的无磁加热系统对称地集成在原子气室的四个通光表面，提高了微型气室的集成度和加热温度均匀性，无磁加热线圈采用了具有磁场噪声抑制的双层对称结构，减小了加热电流引起的磁场噪声对陀螺信号的干扰，可进一步提高陀螺信号精度；三轴磁场线圈采用可折叠的柔性线圈结构，并集成了内部激光器、加热线圈等的连接电路，有效减少了磁屏蔽系统内导线的电磁干扰，极大减小了陀螺仪表头体积。

Miniature foldable NMR gyroscope head

【技术实现步骤摘要】
微型化可折叠核磁共振陀螺仪表头
本技术涉及原子传感器
，具体为一种微型化可折叠核磁共振陀螺仪表头。
技术介绍
核磁共振陀螺是基于核磁共振原理，综合运用量子物理、激光、电磁和微电子等领域技术的新型固态陀螺仪，其利用原子核围绕外磁场进行拉莫尔进动来感知物体转动信息，兼具高精度、小体积、低功耗和抗干扰能力强等优点，在面向国防工业以及国民经济的导航与制导领域具有强大的应用潜力。核磁共振陀螺作为一类精密仪器系统，集成了泵浦及探测光学系统、碱金属气室、无磁加热系统、三轴磁场发生系统、磁屏蔽装置以及信号处理与控制系统，而多系统的集成设计欠缺是制约核磁共振陀螺向小体积、高精度发展的性能瓶颈之一。目前国内的研究主要集成单个器件的优化设计和控制，且其中的光、电、热、磁、信号处理等分系统单独设计，各分系统之间耦合度、集成度不高，造成核磁共振陀螺表头体积、功耗等仍较大，工程化研制面临诸多问题；而国外方面，美国诺格公司2014年研制的样机体积已缩小至约为10立方厘米，国内外相关技术发展差距较大。因此微型核磁共振陀螺的高度集成化设计制造是提高陀螺整体性能的关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.微型化可折叠核磁共振陀螺仪表头，其特征在于，包括：/n磁共振光学组件(1)；磁共振光学组件(1)包括泵浦光路组件和探测光路组件；/n集成化原子气室(2)；泵浦光路组件工作形成泵浦光，探测光路组件工作形成探测光，泵浦光、探测光分别沿集成化原子气室(2)的相邻两个方向正交射入；集成化原子气室(2)处于两束光路交叉的中心；/n可折叠线圈骨架(3)；/n用于为陀螺仪工作提供三轴磁场的三轴线圈柔性电路板(4)；三轴线圈柔性电路板(4)安装在可折叠线圈骨架(3)上。/n

【技术特征摘要】
1.微型化可折叠核磁共振陀螺仪表头，其特征在于，包括：
磁共振光学组件(1)；磁共振光学组件(1)包括泵浦光路组件和探测光路组件；
集成化原子气室(2)；泵浦光路组件工作形成泵浦光，探测光路组件工作形成探测光，泵浦光、探测光分别沿集成化原子气室(2)的相邻两个方向正交射入；集成化原子气室(2)处于两束光路交叉的中心；
可折叠线圈骨架(3)；
用于为陀螺仪工作提供三轴磁场的三轴线圈柔性电路板(4)；三轴线圈柔性电路板(4)安装在可折叠线圈骨架(3)上。


2.根据权利要求1所述的微型化可折叠核磁共振陀螺仪表头，其特征在于，泵浦光路组件包括微型激光器Ⅰ(101)、非球面透镜Ⅰ(102)、λ/4波片(103)、反射镜Ⅰ(104)、反射镜Ⅱ(105)、反射镜Ⅲ(106)、光电探测器Ⅰ(114)，
其中，微型激光器Ⅰ(101)产生的线偏振光经非球面透镜Ⅰ(102)后平行准直，再经λ/4波片(103)后变为圆偏振平行光束，经过反射镜Ⅰ(104)后作为泵浦光入射到集成化原子气室(2)的一侧，对其中的碱金属进行极化，剩余泵浦光由集成化原子气室(2)的另一侧射出，再经反射镜Ⅱ(105)和反射镜Ⅲ(106)后射入光电探测器Ⅰ(114)。


3.根据权利要求2所述的微型化可折叠核磁共振陀螺仪表头，其特征在于，泵浦光经过反射镜Ⅰ(104)后与集成化原子气室(2)中石英加热片Ⅰ(201)的表面垂直，经过反射镜Ⅲ(106)的泵浦光后与微型激光器Ⅰ(101)产生的线偏振光平行，并垂直射入光电探测器Ⅰ(114)的中心。


4.根据权利要求3所述的微型化可折叠核磁共振陀螺仪表头，其特征在于，组成探测光路的元器件包括微型激光器Ⅱ(107)、非球面透镜Ⅱ(108)、λ/2波片(109)、反射镜Ⅰ(104)、反射镜Ⅱ(105)、反射镜Ⅳ(110)、偏振分束棱镜(111)、反射镜Ⅴ(112)、光电探测器Ⅱ(115)及光电探测器Ⅲ(116)，
其中，微型激光器Ⅱ(107)产生线偏振光经非球面透镜Ⅱ(108)和λ/2波片(109)后变为线偏振平行光束，再经集成化原子气室(2)下表面的石英加热片Ⅱ(202)射入，经过反射镜Ⅰ(104)、反射镜Ⅱ(105)和反射镜Ⅳ(110)后的光束与偏振分束棱镜(111)分束面的夹角成45°，并被偏振分束棱镜(111)分为S偏振光和P偏振光，S偏振光由光电探测器Ⅱ(115)收集，P偏振光经反射镜Ⅴ(112)反射后与S偏振光平行，并由光电探测器Ⅲ(116)收集。


5.根据权利要求4所述的微型化可折叠核磁共振陀螺仪表头，其特征在于：线偏振平行光束射入集成化原子气室(2)后与集成化原子气室(2)中石英加热片Ⅱ(202)表面垂直；光束经反射镜Ⅳ(110)后与经过反射镜Ⅰ(104)的光束相互平行反向；由偏振分束棱镜(111)分束的S偏振光和经反射镜Ⅴ(112)反射的P偏振光都与微型激光器Ⅱ(107)产生的线偏振光平行，并分别垂直射入光电探测器Ⅱ(115)和光电探测器Ⅲ(116)的中心。


6.根据权利要求4或5所述的微型化...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨飞，朱明智，汪宝旭，舒强，邓东阁，吴文凯，邱勇，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院总体工程研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51