一种基于自相关量子弱测量的光纤地震陀螺仪制造技术

本发明专利技术提供了一种基于自相关量子弱测量的光纤地震陀螺仪，包括陀螺载体和光学模块，光学模块包括：前选择偏振模块，用于调整光子的量子态；分光镜，用于将调整之后的光子分为两束，实现在时间上自相关的量子弱测量；弱耦合模块，用于实现量子弱测量的弱耦合；后选择偏振模块，用于量子测量中后选择的第二偏振片和用于标准量子弱测量中后选择的第三偏振片；数据接收和处理模块，包括对测量数据进行分析和处理的可编程门列阵，以获得陀螺参数。本发明专利技术通过角速度感应光纤环把旋转角速度信息耦合到偏振光的相位差中，得到自相关量子弱测量的自相关系数，进而得到自相关系数和旋转角速度的关系，在强环境噪声下具有更高的测量精度和鲁棒性。和鲁棒性。和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自相关量子弱测量的光纤地震陀螺仪


[0001]本专利技术涉及强噪声环境下的地震波测量
，具体涉及一种基于自相关量子弱测量的光纤地震陀螺仪。

技术介绍

[0002]如何在环境噪声中提取有用的可观测信号，一直是地球物理观测中的重点和难点。对地面的平面运动和旋转运动的精确测量对地震构造、地震监测、地震仪表设备的研制以及地震工程学的研究具有重要意义。
[0003]近年来，在旋转地震学的研究中，角速度的测量比传统的平动速度的测量的信噪比更低，所需要达到的测量精度更高，测量难度更大。
[0004]传统的光纤式陀螺仪已经广泛用于地震监测、航空航海以及自对准战略导弹等领域，虽然光纤式陀螺仪具有测量灵敏度高、抗电磁干扰能力强以及动态范围广的优点，但是其测量的灵敏度和稳定性(零飘)还很难达到旋转地球学研究的测量精度。
[0005]在低频的地震波探测中，大型环形激光器(例如：UG
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2激光器)和冷原子干涉仪因具有更高的灵敏度和测量频率而被应用，但对大型环形激光器和冷原子干涉仪的维护需要大量的资金投入；而冷原子干本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自相关量子弱测量的光纤地震陀螺仪，其特征在于,包括用于发出光子信号的陀螺载体和用于测量所述陀螺载体的旋转角速度的光学模块，所述光学模块还包括：前选择偏振模块(11)，用于调整为光子的量子态；分光镜(12)，用于将所述前选择偏振模块(11)调整之后的光子分为两束，以实现在时间上自相关的量子弱测量；弱耦合模块(13)，用于将进入的偏振光实现量子弱测量的弱耦合；后选择偏振模块(14)，包括第二偏振片(141)和第三偏振片(142)，所述第二偏振片(141)用于量子测量中的后选择，所述第三偏振片(142)用于标准量子弱测量中的后选择；数据接收和处理模块(15)，包括用于产生控制信号的可编程门列阵(155)，所述可编程门列阵(155)对测量数据进行分析和处理，得到自相关系数Θ(t)，从而获得陀螺的旋转角速度Ω；所述自相关系数Θ(t)与所述陀螺仪的旋转角速度Ω之间的函数关系表达式如下所示：其中：β代表合成的偏振光束经过所述第二偏振片(141)后的偏振方向与水平方向的夹角，c代表真空中的光速，N代表光纤环匝数，S代表光纤环的面积，ω代表时间域高斯指针的宽度。2.根据权利要求1所述的基于自相关量子弱测量的光纤地震陀螺仪，其特征在于，所述前选择偏振模块(11)包括激光器(111)、电光调制器(112)和第一偏振片(113)，所述激光器(111)发射出的激光光束经过所述电光调制器(112)后形成时间上的高斯波形，然后经所述第一偏振片(113)调整光子的量子态。3.根据权利要求2所述的基于量子弱测量的光纤地震陀螺仪，其特征在于，所述弱耦合模块(13)包括偏振分束器(131)、第一自准直透镜(132)、角速度感应光纤环(133)和第二自准直透镜(134)，所述偏振分束器(131)将线偏振光分成沿竖直方向偏振的竖直偏振光和沿水平方向偏振的水平偏振光，所述第一自准直透镜(132)和所述第二自准直透镜(134)用于实现自由光路与所述角速度感应光纤环(133)的连接；所述竖直偏振光依次经过所述第一自准直透镜(132)、所述角速度感应光纤环(133)和所述第二自准直透镜(134)顺时针传播；所述水平偏振光依次经过所述第二自准直透镜(134)、所述角速度感应光纤环(133)和所述第一自准直透镜(132)逆时针传播；顺时针传播的所述竖直偏振光和逆时针传播的所述水平偏振光最后经过所述偏振分束器(131)合并成一束。4.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡祥云，黄鲸珲，王广君，段雪影，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：