核磁共振陀螺仪以及其对准矫正方法技术

本发明专利技术涉及一种核磁共振陀螺仪以及其对准矫正方法。泵浦光发射器用于发射泵浦光。第一45

【技术实现步骤摘要】
核磁共振陀螺仪以及其对准矫正方法


[0001]本申请涉及量子精密测量
，特别是涉及一种核磁共振陀螺仪以及其对准矫正方法。

技术介绍

[0002]核磁共振陀螺仪通过测量惰性气体核的自旋进动实现转动信息的测量。核磁共振陀螺仪具有高精度、结构简单和易于实现小型化的优势，未来有望成为大规模应用的导航级陀螺仪装置。目前核磁共振陀螺仪的研究主要有两个方面，一方面是从原理上寻找提升其灵敏度和精度的因素和方案。另外一方面是通过实验，考虑装置搭建过程中的力、光、电、磁和热等因素，优化装置中的各项参数，最终在缩小体积的基础上，进一步提升优化装置的灵敏度和零偏不确定度。
[0003]核磁共振陀螺仪的基本原理是采用一束圆偏振的泵浦光将电子进行自旋极化，电子通过自旋交换碰撞将角动量转移给原子核，实现核的自旋极化。当存在外磁场时，原子核会绕着外磁场做拉莫尔进动。若以外磁场为轴存在转动，进动频率就会发生变化。通过检测变化后的进动频率就能获得转动信息。其中，进动频率可以理解为含有转动信息的频率。核磁共振陀螺仪的灵敏度受到很多因素的影响，磁场和光的因素对装置灵敏度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核磁共振陀螺仪，其特征在于，包括：泵浦光发射器(110)，用于发射泵浦光；第一45
°
介质反射镜模组(150)，设置于所述泵浦光的光路上，用于调节所述泵浦光的方向；原子气室(30)，设置于经所述45
°
介质反射镜模组(150)后的所述泵浦光的光路上，且所述泵浦光沿Y轴方向进入所述原子气室(30)；双绕组线圈(320)，所述原子气室(30)设置于所述双绕组线圈(320)包围形成的空间内，用于在Y轴方向施加静磁场B
y0
和交变磁场B
y1
cos(ω
c
t)；其中，ω
c
为碱金属原子在所述静磁场B
y0
下的拉莫尔进动频率；检测光发射器(210)，用于发射检测光；所述原子气室(30)设置于所述检测光的光路上，且所述检测光沿Z轴方向进入所述原子气室(30)；锁相放大器(60)，设置于经所述原子气室(30)后的所述检测光的光路上，用于接收经所述原子气室(30)后的所述检测光对应的检测信号，并根据参考信号对所述检测信号进行解调，获得第一解调信号以及所述第一解调信号对应的幅值；其中，所述参考信号的频率与所述碱金属原子在所述静磁场B
y0
下的拉莫尔进动频率相同；通过所述第一45
°
介质反射镜模组(150)调节所述泵浦光的方向；当所述第一解调信号的幅值最大时，所述泵浦光与所述静磁场B
y0
方向的磁场平行，以使得所述泵浦光和所述静磁场B
y0
方向的磁场对准。2.根据权利要求1所述的核磁共振陀螺仪，其特征在于，还包括：第二45
°
介质反射镜模组(280)，设置于所述检测光的光路上，用于调节所述检测光的方向；在X轴方向，所述双绕组线圈(320)用于在所述原子气室(30)的位置施加静磁场B
x0
，并改变所述静磁场B
x0
的数值；所述锁相放大器(60)用于根据所述参考信号对所述检测信号进行解调，获得第一相位解调曲线以及所述第一相位解调曲线的第一重合点对应的相位，并将所述参考信号的相位设置在所述第一重合点对应的相位，获得第一参考信号；在所述Z轴方向，所述双绕组线圈(320)用于在所述原子气室(30)的位置施加静磁场B
z0
，并改变所述静磁场B
z0
的数值；所述锁相放大器(60)用于根据所述参考信号对所述检测信号进行解调，获得第二相位解调曲线以及所述第二相位解调曲线的第二重合点对应的相位，并将所述参考信号的相位设置在所述第二重合点对应的相位，获得第二参考信号；所述锁相放大器(60)用于根据所述第一参考信号对所述检测信号进行解调，获得第二解调信号；通过所述第二45
°
介质反射镜模组(280)调节所述检测光的方向，使得所述第二解调信号的输出电压为0；所述锁相放大器(60)用于根据所述第二参考信号对所述检测信号进行解调，获得第三解调信号；通过所述第二45
°
介质反射镜模组(280)调节所述检测光的方向，使得所述第三解调信
号的输出电压为0，使得所述检测光与所述静磁场B
y0
垂直。3.根据权利要求1所述的核磁共振陀螺仪，其特征在于，还包括：第一光纤耦合器(141)，设置于所述泵浦光的光路上；所述第一45
°
介质反射镜模组(150)包括第一45
°
介质反射镜(151)与第二45
°
介质反射镜(152)，所述第一45
°
介质反射镜(151)设置于经所述第一光纤耦合器(141)后的所述泵浦光的光路上，所述第二45
°
介质反射镜(152)设置于经所述第一45
°
介质反射镜(151)后的所述泵浦光的光路上；第一透镜(142)，设置于经所述第二45
°
介质反射镜(152)后的所述泵浦光的光路上；第一扩束器(161)，设置于经所述第一透镜(142)后的所述泵浦光的光路上。4.根据权利要求3所述的核磁共振陀螺仪，其特征在于，还包括：第一线偏振片(162)，设置于经所述第一扩束器(161)后的所述泵浦光的光路上；四分之一波片(163)，设置于经所述第一线偏振片(162)后的所述泵浦光的光路上，经所述四分之一波片(163)后的所述泵浦光入射至所述原子气室(30)。5.根据权利要求2所述的核磁共振陀螺仪，其特征在于，所述第二45
°
介质反射镜模组(280)包括第三45
°
介质反射镜(281)，所述核磁共振陀螺仪还包括：第二光纤耦合器(230)，设置于所述检测光的光路上；第一二分之一波片(241)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗文浩，张红，刘岩，杨仁福，
申请(专利权)人：北京量子信息科学研究院，
类型：发明
国别省市：