【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子精密测量，具体涉及一种动态环境下原子干涉仪量子化轴磁场控制装置。
技术介绍
1、在冷原子干涉过程中，为了使原子在干涉区内发生特定的拉曼跃迁，需要特定的磁场强度使得原子磁子能级分裂，并且保证分布均匀以避免二阶塞曼效应的量子化轴磁场。
2、量子化轴磁场在原子干涉区需要满足均匀、稳定且与拉曼光指向（重力方向）平行的三个必要条件。基于原子干涉的量子精密测量仪器如冷原子钟、原子重力仪、原子梯度仪以及原子陀螺等都已经得到了飞速发展。
3、以原子重力仪为例，静态原子重力仪已经展现出了极好的性能，但是在动态环境下，由于外界环境的干扰，如振动、倾斜等，拉曼光的光束指向和量子化轴磁场方向会随着载体的运动发生角度上的倾斜，两者之间会有一定的角度，从而无法进行重力信息的获取与测量。因此，在动态环境中，如何保证拉曼光的光束指向方向与量子化轴磁场之间的平行，并保证量子化轴磁场稳定且均匀是进行原子干涉的必要条件。
4、现有技术通常是在原子干涉仪敏感单元采用主动加被动的减振平台以及陀螺稳定平台对向外界环境干扰进行抑制，使得原子干涉仪敏感单元维持静态，从而达到拉曼光束与量子化轴方向相平行的效果。但是这种减振平台不仅对振动的抑制具有延时性，抑制效果有限，降低数据输出率，而且会增加原子干涉仪的体积和重量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的针对现有原子干涉仪在动态环境下存在的上述问题，提供一种量子化轴磁场方向和磁场强度大小都可调节的量子化轴磁场控制装置，解决原子干涉
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：一种原子干涉仪量子化轴磁场控制装置，包括用于提供冷原子团下落通道和拉曼激光束传输通道的真空腔体、设置于真空腔体下方的反射镜组和设置于真空腔体正上方的可调节反射镜，可调节反射镜法向方向与真空腔体中轴线呈45度角度，且角度可跟随干涉仪倾斜程度随时进行调节，以保证拉曼激光束的指向与冷原子团自由下落方向共线，以保证拉曼激光束的指向与冷原子团自由下落方向共线，反射镜组的法向与真空腔体中轴线方向平行，用于反射拉曼激光束，以形成两束对向重合传播的拉曼光束，对冷原子团进行干涉操作；还包括线圈控制单元以及与线圈控制单元连接的第一组量子化轴磁场线圈、第二组量子化轴磁场线圈和第三组量子化轴磁场线圈，线圈控制单元产生三路大小可调节的线圈驱动电流，反射镜组的法向与真空腔体中轴线方向平行，用于反射拉曼激光束，以形成两束对向重合传播的拉曼光束，对冷原子团进行干涉操作；还包括线圈控制单元以及与线圈控制单元连接的第一组量子化轴磁场线圈、第二组量子化轴磁场线圈和第三组量子化轴磁场线圈，线圈控制单元产生三路大小、频率、相位差的可调节的交流电；所述的第一组量子化轴磁场线圈设置于真空腔体内原子干涉区域，法向方向与真空腔体中轴线方向垂直；所述的第二组量子化轴磁场线圈设置于真空腔体内原子干涉区域，法向方向与真空腔体中轴线方向垂直，且与第一组量子化轴磁场线圈法向方向垂直；所述的第三组量子化轴磁场线圈设置于真空腔体内原子干涉区域，法向方向与真空腔体中轴线方向平行，且与第一组量子化轴磁场线圈和第二组量子化轴磁场线圈法向方向垂直。
3、所述的一种原子干涉仪量子化轴磁场控制装置，其第一组量子化轴磁场线圈、第二组量子化轴磁场线圈和第三组量子化轴磁场线圈均采用亥姆霍兹线圈的布局方式。
4、所述的一种原子干涉仪量子化轴磁场控制装置，其第一组量子化轴磁场线圈设置在第二组量子化轴磁场线圈的外侧，第二组量子化轴磁场线圈设置在第三组量子化轴磁场线圈的外侧。
5、所述的一种原子干涉仪量子化轴磁场控制装置，其反射镜组表面镀有1/4介质膜，以改变拉曼光束的偏振方向。
6、所述的一种原子干涉仪量子化轴磁场控制装置，其真空腔体使用无磁材料，如钛，玻璃等，真空腔体真空度优于10e-7pa。
7、本专利技术采用三对亥姆霍兹线圈的布局方式用来产生原子干涉过程中量子化轴磁场的产生，相较于现有技术，本专利技术的有益效果体现在：
8、1，本专利技术采用三对亥姆霍兹线圈的布局方式所产生的量子化轴磁场的大小、方向、变化频率均可改变，用以适应动态环境中原子干涉仪拉曼光方向、冷原子团自由下落方向、量子化轴方向三者相平行的要求；
9、2，本专利技术所提出的三亥姆霍兹线圈产生的量子化轴磁场也可用于冷原子制备阶段中原子干涉仪真空腔体中对地磁、环境杂散磁场的补偿，通过线圈控制单元在原子冷却和原子干涉阶段进行切换，从而将现有原子干涉仪中偏置线圈和补偿线圈分离减少为只有一种线圈，不仅降低了设计与安装难度，也在一定程度上减小了原子干涉仪的重量与体积，使得其更适用于动态环境。
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1.一种原子干涉仪量子化轴磁场控制装置，其特征在于：包括用于提供冷原子团（501）下落通道和拉曼激光束（101）传输通道的真空腔体（301）、设置于真空腔体（301）下方的反射镜组（202）和设置于真空腔体（301）正上方的可调节反射镜（201），可调节反射镜（201）法向方向与真空腔体（301）中轴线呈45度，反射镜组（202）的法向与真空腔体（301）中轴线方向平行；还包括线圈控制单元（601）以及与线圈控制单元（601）连接的第一组量子化轴磁场线圈（401）、第二组量子化轴磁场线圈（402）和第三组量子化轴磁场线圈（403），线圈控制单元（601）产生三路大小可调节的线圈驱动电流；所述的第一组量子化轴磁场线圈（401）设置于真空腔体（301）内原子干涉区域，法向方向与真空腔体（301）中轴线方向垂直；所述的第二组量子化轴磁场线圈（402）设置于真空腔体（301）内原子干涉区域，法向方向与真空腔体（301）中轴线方向垂直，且与第一组量子化轴磁场线圈（401）法向方向垂直；所述的第三组量子化轴磁场线圈（403）设置于真空腔体（301）内原子干涉区域，法向方向与真空腔体（301）
2.根据权利要求1所述的一种原子干涉仪量子化轴磁场控制装置，其特征在于，所述的第一组量子化轴磁场线圈（401）、第二组量子化轴磁场线圈（402）和第三组量子化轴磁场线圈（403）均采用亥姆霍兹线圈。
3.根据权利要求1所述的一种原子干涉仪量子化轴磁场控制装置，其特征在于，所述的第一组量子化轴磁场线圈（401）设置在第二组量子化轴磁场线圈（402）的外侧，第二组量子化轴磁场线圈（402）设置在第三组量子化轴磁场线圈（403）的外侧。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种原子干涉仪量子化轴磁场控制装置，其特征在于，所述的反射镜组（202）表面镀有1/4介质膜。
5.根据权利要求4所述的一种原子干涉仪量子化轴磁场控制装置，其特征在于，所述的真空腔体（301）使用钛或玻璃材料，真空度优于10E-7Pa。
...【技术特征摘要】
1.一种原子干涉仪量子化轴磁场控制装置，其特征在于：包括用于提供冷原子团（501）下落通道和拉曼激光束（101）传输通道的真空腔体（301）、设置于真空腔体（301）下方的反射镜组（202）和设置于真空腔体（301）正上方的可调节反射镜（201），可调节反射镜（201）法向方向与真空腔体（301）中轴线呈45度，反射镜组（202）的法向与真空腔体（301）中轴线方向平行；还包括线圈控制单元（601）以及与线圈控制单元（601）连接的第一组量子化轴磁场线圈（401）、第二组量子化轴磁场线圈（402）和第三组量子化轴磁场线圈（403），线圈控制单元（601）产生三路大小可调节的线圈驱动电流；所述的第一组量子化轴磁场线圈（401）设置于真空腔体（301）内原子干涉区域，法向方向与真空腔体（301）中轴线方向垂直；所述的第二组量子化轴磁场线圈（402）设置于真空腔体（301）内原子干涉区域，法向方向与真空腔体（301）中轴线方向垂直，且与第一组量子化轴磁场线圈（401）法向方向垂直；所述的第三组量子化轴磁场线圈（403...
【专利技术属性】
技术研发人员：李军强，周超，马思迁，陈新文，周嘉鹏，
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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