連續冷原子束干涉陀螺儀研究進展

王安琪,孟至欣,李營營,薛洪波,馮焱穎

(1.精密測試技術及儀器國家重點實驗室 清華大學精密儀器系,北京 100086； 2.空間天氣學國家重點實驗室, 國家空間科學中心 中國科學院,北京 100190)

連續冷原子束干涉陀螺儀研究進展

王安琪1,孟至欣1,李營營1,薛洪波2,馮焱穎1

(1.精密測試技術及儀器國家重點實驗室 清華大學精密儀器系,北京 100086； 2.空間天氣學國家重點實驗室, 國家空間科學中心 中國科學院,北京 100190)

冷原子; 原子干涉;受激拉曼躍遷;陀螺儀

0 引言

自1991年被實驗演示以來[1-2],光脈沖原子干涉儀(Light-Pulse Atom Interferometer, LPAIs)在很多領域顯示了其作為極端靈敏傳感器的潛力,例如重力測量[3-6]、慣性導航[7-10]、基礎物理學[11]和基本常數測量[12-14]等等。

在原子干涉儀發展的早期階段,原子干涉儀大量采用熱原子束源作為物質波源,通過機械光柵[15-16]或者光學光柵[17-18]進行原子波包的相干操控。目前已經演示的最好性能指標的原子干涉陀螺是采用熱原子束實現的,在短期噪聲、長期穩定性和帶寬(～ 110Hz)方面具有突出的性能指標[19-20]。熱原子束干涉陀螺儀由于原子縱向速度較高(220～300m/s),在保證靈敏度不變的前提下進一步減小系統體積是該方案的一個技術難題。

使用冷原子作為物質波源是構建緊湊型原子干涉儀的自然解決方案,其中原子波源通常采用脈沖型發射的冷原子云團[10,20-22]。這種方案一般通過時間型的拉曼脈沖序列實現原子波包的相干操控。采用這種方案設計的原子干涉慣性傳感器系統簡單、操作靈活,便于集成,因此成為當前原子干涉慣性傳感器研制的技術主流?！?br>