一种基于空心金属光纤原子导引的角速度测量方法

摘要

本发明一种基于空心金属光纤原子导引的角速度测量方法，首先采用高斯光束光源产生一束准直的高斯光束，依次经过2π位相板和透镜，产生一束聚焦的空心光束；其次将装载到空心金属光纤中的冷原子制备在第i内态上，冷原子在光学偶极力作用下沿环形空心金属光纤轴线运动，经过时间t演化后，原子将以一定概率处在第i内态上，通过探测原子在第i内态的概率就可以拟合出空心金属光纤的旋转角速度Ω_rot信息。本发明是基于空心金属光纤原子导引原理实现的新型角速度测量方法，具有高重频，连续测量和矢量测量等优点，能够广泛用于惯性导航、姿态控制、方位基准、机器人、生物医学和环境检测等高新技术领域。

主权项

一种基于空心金属光纤原子导引的角速度测量方法，其特征在于步骤如下：1)将高斯光束光源放置于2π位相板的前面，固定在待测物体上，用于产生准直的高斯光束；2)将2π位相板放置于高斯光束光源后面，固定在待测物体上，产生的高斯光束经过2π位相板后形成具有高斯轮廓分布的空心光束；3)将透镜放置于2π位相板的后面，固定在待测物体上，产生的高斯轮廓分布的空心光束经过透镜汇聚后，形成具有高斯轮廓分布的聚焦的空心光束，用于在空心金属光纤中产生TE₀₁模式的空心光束；4)将冷原子源放置于透镜后面，固定在待测物体上，通过激光冷却方法产生冷原子，聚焦的空心光束将冷原子装载到空心金属光纤中进行传输；5)空心金属光纤放置于冷原子源后面，固定在待测物体上，将空心金属光纤沿冷原子传输方向为切线方向向上弯曲成3/4圆弧形状，用于传输冷原子；6)在空心金属光纤上开有一小口，探测器固定在待测物体上，且放置于空心金属光纤开口处，用于探测冷原子处在第i个内态的概率P_i，i＝1，2，3…；7)根据步骤6)探测到的冷原子处在第i个内态的概率P_i，反演并得到角速度。8)原子气室放置于空心金属光纤末端，用于收集经过3/4圆弧空心金属光纤传输后的冷原子。