【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于量子惯性测量，特别涉及一种集成化量子惯性测量装置，以及测量方法。
技术介绍
1、自1991年首次利用原子干涉仪观察到惯性效应以来，世界各国相继开展了量子惯性传感器研究。
2、近些年，量子信息领域的量子传感和量子精密测量方向发展迅猛，但在量子惯性测量导航装置上，目前大部分尚处于陀螺单机研制阶段，所研制的惯性导航测量装置集成性差且多为分时测量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一是根据现有技术的不足，提供一种集成化量子惯性测量装置，具有较强的可实时性，可同时提供可靠的定位导航信息。
2、为了实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种集成化量子惯性测量装置，由用于提供惯性测量装置必需的真空环境的真空腔体、用于实现原子团的冷却囚禁、抛射及探测等过程的冷却光、用于与原子作用形成闭合干涉环路的拉曼干涉光以及原子团等其他必要部分组成；所述的真空腔体为交替布置的4个冷却囚禁腔和4个干涉腔a～d彼此间通过管道连接形成的水平放置四方框架结构，两两侧边均正交布置，以便进行原子冷却囚禁选态干涉探测等物理过程，所述的冷却光由两种波长的光组成，每个冷却囚禁腔内共有3对6束冷却光，两两正交布置，共12对24束；所述的拉曼光由两种波长的光组成，单个波长的光含两种频率，则拉曼光共含4种频率，每个干涉腔内有3对拉曼光，共12对24束，且对侧干涉腔内的拉曼光呈正交布置；所述的原子团包含两种碱金属原子，在真空腔体内以原子蒸汽的形式存在，是测量转动信息和加速度信
3、所述的一种集成化量子惯性测量装置，其原子团为铷原子、钾原子和铯原子中的两种。
4、本专利技术的目的之二是提供一种集成化量子惯性测量装置的测量方法，步骤为：利用三轴正交的两种冷却光在空间位置(0，0，0)、(l2，l1，0)、(l2，0，0)和(0，l1，0)处同时制备两个冷原子团，两个原子团在x轴、y轴不同方向两种冷却激光相对失谐的作用下同时实现沿y轴、x轴相向抛射，抛射过程中同时与沿x轴、y轴、z轴方向的三束拉曼激光脉冲作用后共产生8组干涉，通过对向两组干涉信息差分解耦可获得角速度ωx、ωy、ωz以及线加速度ax、ay、az的惯性量。
5、进一步，所述的角速度ωz、线加速度ax由如下步骤得到：三轴正交的852nm冷却光在空间位置(0，0，0)和(0，l1，0)处同时制备两个铯冷原子团，两个原子团在冷却光相对失谐的作用下实现沿y轴相向抛射，抛射过程中同时与沿x轴方向的三束拉曼光脉冲作用后产生两组干涉，差分解耦可获得干涉相位δφ1、δφ2，通过如下公式计算得到角速度ωz、线加速度ax：
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7、进一步，所述的角速度ωx、线加速度az由如下步骤得到：三轴正交的852nm冷却光在空间位置(l2，0，0)和(l2，l1，0)处同时制备两个铯冷原子团，两个原子团在冷却光相对失谐的作用下实现沿y轴相向抛射，抛射过程中同时与沿z轴方向的三束拉曼光脉冲作用后产生两组干涉，差分解耦可获得干涉相位δφ3、δφ4，通过如下公式计算得到角速度ωx、线加速度az：
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9、进一步，所述的角速度ωz和线加速度ay由如下步骤得到：三轴正交的780nm冷却光37、42、38、39、40、41、46、47、55、56、45、48在空间位置(l2，l1，0)和(0，l1，0)处同时制备两个铷冷原子团，两个原子团在冷却光37、38、39、40、46、47、45、48相对失谐的作用下实现沿x轴相向抛射，抛射过程中同时与沿y轴方向的三束拉曼光61、62、63脉冲作用后产生两组干涉，通过两组干涉信息差分解耦可获得干涉相位δφ5、δφ6，通过如下公式计算得到角速度ωz和线加速度ay：
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11、进一步，所述的角速度ωy、线加速度az由如下步骤得到：三轴正交的780nm冷却光在空间位置(0，0，0)和(l2，0，0)处同时制备两个铷冷原子团，两个原子团在冷却光相对失谐的作用下实现沿x轴相向抛射，抛射过程中同时与沿z轴方向的三束拉曼光脉冲作用后产生两组干涉，差分解耦可获得干涉相位δφ7、δφ8，通过如下公式计算得到角速度ωy、线加速度az：
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13、本专利技术的有益效果是：本专利技术在同一个真空腔体内，利用不同空间序列的激光分别与处于四个空间位置的两种原子相互作用，同时实现原子干涉陀螺/加速度计的测量功能，对应获得惯性信息，由此实现集成化量子惯性测量，具有较强的可实时性，可同时提供可靠的定位导航信息。
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1.一种集成化量子惯性测量装置，包括用于提供真空环境的真空腔体、用于实现原子团的冷却囚禁、抛射及探测的冷却光、用于与原子作用形成闭合干涉环路的拉曼光以及原子团；其特征在于：所述的真空腔体为交替布置的4个冷却囚禁腔和4个干涉腔a～d通过管道连接形成的水平四方框架结构，所述的冷却光由两种波长的光组成，每个冷却囚禁腔内共有3对6束冷却光，两两正交布置；所述的拉曼光由两种波长的光组成，单个波长的光含两种频率，每个干涉腔内有3对拉曼光，且对侧干涉腔内的拉曼光呈正交布置；所述的原子团包含两种碱金属原子，在真空腔体内以原子蒸汽的形式存在；在同一个真空腔体内，利用不同空间序列的激光分别与处于四个空间位置的两种原子相互作用，同时实现原子干涉的测量功能，对应获得惯性信息。
2.根据权利要求1所述的一种集成化量子惯性测量装置，其特征在于，所述的原子团为铷原子、钾原子和铯原子中的两种。
3.一种如权利要求2所述集成化量子惯性测量装置的测量方法，其特征在于，步骤为：利用三轴正交的两种冷却光在空间位置(0，0，0)、(L2，L1，0)、(L2，0，0)和(0，L1，0)处同时制备两个
4.根据权利要求3所述的一种集成化量子惯性测量装置的测量方法，其特征在于，所述的角速度Ωz、线加速度ax由如下步骤得到：三轴正交的852nm冷却光在空间位置(0，0，0)和(0，L1，0)处同时制备两个铯冷原子团，两个原子团沿y轴相向抛射，抛射过程中同时与沿x轴方向的三束拉曼光脉冲作用后产生两组干涉，差分解耦获得干涉相位ΔΦ1、ΔΦ2，通过如下公式计算得到角速度Ωz、线加速度ax：
5.根据权利要求4所述的一种集成化量子惯性测量装置的测量方法，其特征在于，所述的角速度Ωx、线加速度az由如下步骤得到：三轴正交的852nm冷却光在空间位置(L2，0，0)和(L2，L1，0)处同时制备两个铯冷原子团，两个原子团沿y轴相向抛射，抛射过程中同时与沿z轴方向的三束拉曼光脉冲作用后产生两组干涉，差分解耦获得干涉相位ΔΦ3、ΔΦ4，通过如下公式计算得到角速度Ωx、线加速度az：
6.根据权利要求5所述的一种集成化量子惯性测量装置的测量方法，其特征在于，所述的角速度Ωz和线加速度ay由如下步骤得到：三轴正交的780nm冷却光在空间位置(L2，L1，0)和(0，L1，0)处同时制备两个铷冷原子团，两个原子团沿x轴相向抛射，抛射过程中同时与沿y轴方向的三束拉曼光脉冲作用后产生两组干涉，差分解耦获得干涉相位ΔΦ5、ΔΦ6，通过如下公式计算得到角速度Ωz和线加速度ay：
7.根据权利要求6所述的一种集成化量子惯性测量装置的测量方法，其特征在于，所述的角速度Ωy、线加速度az由如下步骤得到：三轴正交的780nm冷却光在空间位置(0，0，0)和(L2，0，0)处同时制备两个铷冷原子团，两个原子团沿x轴相向抛射，抛射过程中同时与沿z轴方向的三束拉曼光脉冲作用后产生两组干涉，差分解耦获得干涉相位ΔΦ7、ΔΦ8，通过如下公式计算得到角速度Ωy、线加速度az：
...【技术特征摘要】
1.一种集成化量子惯性测量装置，包括用于提供真空环境的真空腔体、用于实现原子团的冷却囚禁、抛射及探测的冷却光、用于与原子作用形成闭合干涉环路的拉曼光以及原子团；其特征在于：所述的真空腔体为交替布置的4个冷却囚禁腔和4个干涉腔a～d通过管道连接形成的水平四方框架结构，所述的冷却光由两种波长的光组成，每个冷却囚禁腔内共有3对6束冷却光，两两正交布置；所述的拉曼光由两种波长的光组成，单个波长的光含两种频率，每个干涉腔内有3对拉曼光，且对侧干涉腔内的拉曼光呈正交布置；所述的原子团包含两种碱金属原子，在真空腔体内以原子蒸汽的形式存在；在同一个真空腔体内，利用不同空间序列的激光分别与处于四个空间位置的两种原子相互作用，同时实现原子干涉的测量功能，对应获得惯性信息。
2.根据权利要求1所述的一种集成化量子惯性测量装置，其特征在于，所述的原子团为铷原子、钾原子和铯原子中的两种。
3.一种如权利要求2所述集成化量子惯性测量装置的测量方法，其特征在于，步骤为：利用三轴正交的两种冷却光在空间位置(0，0，0)、(l2，l1，0)、(l2，0，0)和(0，l1，0)处同时制备两个冷原子团，两个原子团在x轴、y轴不同方向两种冷却激光相对失谐的作用下同时实现沿y轴、x轴相向抛射，抛射过程中同时与沿x轴、y轴、z轴方向的三束拉曼激光脉冲作用后共产生8组干涉，通过对向两组干涉信息差分解耦获得角速度ωx、ωy、ωz以及线加速度ax、ay、az。
4.根据权利要求3所述的一种集成化量子惯性测量装置的测量方法，其特征在于，所述的角速度ωz、线加速度ax由如下步骤得到：三轴正交的852nm冷却光在空间位置(0...
【专利技术属性】
技术研发人员：程俊，周建飞，郭强，姚辉彬，吕通，乐旭广，魏文举，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶集团有限公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：
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