[发明专利]激光加热核磁共振陀螺仪

权利要求书

1.一种激光加热核磁共振陀螺仪，其特征在于，包括：可编程逻辑控制器、石英真空腔、原子气室、滤光片、三维正交线圈、加热激光光源、光纤测温模块、泵浦激光光源、检测激光光源、平衡光电放大器、锁相放大器、三维正交线圈驱动源；所述原子气室位于所述石英真空腔内，所述加热激光光源发出的激光通过所述石英真空腔内部的滤光片后转化为热量，用于对所述原子气室进行加热；且所述石英真空腔安装在所述三维正交线圈的磁场影响范围内；所述泵浦激光光源和检测激光光源发出的激光穿过所述石英真空腔内的原子气室，并被所述平衡光电放大器接收；所述平衡光电放大器将将接收到的检测光信号转换为相应的电信号后传输给锁相放大器；其中：

所述光纤测温模块，用于检测所述原子气室表面的温度，并将检测到的温度结果发送给所述可编程逻辑控制器；

所述加热激光光源发出的激光，用于对所述石英真空腔内的原子气室进行加热；

所述三维正交线圈驱动源，用于向所述三维正交线圈提供电能；

所述锁相放大器，用于将所述平衡光电放大器输出的经过放大的检测光信号和所述三维正交线圈的参考驱动信号进行分析，得到具有相同频率成分的参考信息；并将所述参考信息进行倍频和滤波处理，得到所述平衡光电放大器中具有三维正交线圈的参考驱动信号的频率成分信息，将所述频率成分信息发送给所述可编程逻辑控制器；

所述可编程逻辑控制器，用于根据所述原子气室表面的温度控制所述加热激光光源的功率，并根据所述频率成分信息解算出所述核磁共振陀螺仪的拉莫进动频率信息。

2.根据权利要求1所述的激光加热核磁共振陀螺仪，其特征在于，所述原子气室为正方体形，所述原子气室内含有碱金属电子和惰性气体原子核；所述原子气室底部通过多个石棉柱支撑并固定在所述石英真空腔的中心位置。

3.根据权利要求1所述的激光加热核磁共振陀螺仪，其特征在于，所述加热激光光源、泵浦激光光源以及检测激光光源发出的激光通过同一光纤导入所述石英真空腔，所述加热激光光源、泵浦激光光源以及所述检测激光光源发出的激光通过分束镜后分成垂直正交的两路激光，其中：

所述加热激光光源和泵浦激光光源发出的激光构成第一路激光，所述第一路激光直接进入所述石英真空腔；

所述检测激光光源发出的激光构成第二路激光，所述第二路激光此次经过两个反射镜后形成与所述第一路激光传播方向垂直的激光，所述第二路激光从所述石英真空腔的侧面进入所述原子气室，并从所述原子气室、石英真空腔中穿出后通过反射镜改变传输方向，最后被所述平衡光电放大器接收。

4.根据权利要求1所述的激光加热核磁共振陀螺仪，其特征在于，所述滤光片包括第一滤光片和第二滤光片，所述第一滤光片和第二滤光片分别安装在所述石英真空腔的两个正对的内壁平面上，且位于所述加热激光光源近端的滤光片的厚度大于位于所述加热激光光源远端的滤光片的厚度。

5.根据权利要求4所述的激光加热核磁共振陀螺仪，其特征在于，所述加热激光光源发出的激光经过所述第一滤光片后被所述第一滤光片吸收部分热能；被第一片滤光片吸收后剩余的激光透过原子气室后被所述第二片滤光片吸收，所述第一滤光片和第二滤光片吸收的热能均用于加热所述原子气室。

6.根据权利要求1所述的激光加热核磁共振陀螺仪，其特征在于，所述光纤测温模块包括光纤测温探头，所述光纤测温探头穿过所述石英真空腔并固定在所述原子气室表面，所述光纤测温探头将检测到的温度数据发送给位于核磁共振陀螺仪外部的可编程逻辑控制器。

7.根据权利要求1所述的激光加热核磁共振陀螺仪，其特征在于，所述石英真空腔安装在所述三维正交线圈的中心位置，所述三维正交线圈通电后形成的静磁场和射频交变磁场，用于对所述原子气室内的碱金属电子和惰性气体原子核进行磁调制；所述三维正交线圈与三维正交线圈驱动源电连接，所述三维正交线圈驱动源用于向所述三维正交线圈提供不同的电流。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的激光加热核磁共振陀螺仪，其特征在于，还包括磁屏蔽筒，所述石英真空腔、原子气室、三维正交线圈均安装在所述磁屏蔽筒内；且所述磁屏蔽筒设置有电线连接通孔、光路通孔。