[实用新型]一种基于光阱力的原子加速度计

权利要求书

1.一种基于光阱力的原子加速度计，包括原子冷却单元(1)、位移检测单元(2)、光功率探测单元(3)、数据处理单元(4)，电源(5)，外壳(6)，支撑杆(7)，其特征在于：外壳(6)是一个金属正方体，外壳(6)与载体固定，载体为飞机、火箭或其它可移动物体；原子冷却单元(1)位于外壳(6)内部，为正方体结构，原子冷却单元(1)通过支撑杆(7)与外壳(6)固定；位移检测单元(2)固定在外壳(6)内壁上，探测原子位置，输出含有携带位置信息的电信号至原子冷却单元(1)；光功率探测单元(3)固定在原子冷却单元(1)外侧，用于实时探测冷却激光功率值，输出光功率的电信号到数据处理单元(4)；数据处理单元(4)固定在外壳(6)内壁，数据处理单元(4)的输入端与光功率探测单元(3)连接，用于接收光功率探测单元(3)输出的感应信号，并对其进行差分放大、滤波及数据输出；电源(5)安装在外壳(6)内壁上，为原子冷却单元(1)、位移检测单元(2)、光功率探测单元(3)、数据处理单元(4)供电。

2.如权利要求1所述的一种基于光阱力的原子加速度计，其特征在于：支撑杆(7)分别连接原子冷却单元(1)的八个顶点和外壳(6)内部的八个顶点上，支撑杆(7)为金属或碳纤维材料制成；位移检测单元(2)采用光电位置探测器探测原子位置。

3.如权利要求1或2所述的一种基于光阱力的原子加速度计，其特征在于：原子冷却单元(1)包括真空腔(11)、激光分束模块(12)、光衰减器(13)、一对亥姆霍兹线圈(14)和冷原子(15)，激光分束模块(12)发出的六路冷却激光(16)分别经过六个光衰减器(13)在真空腔(11)中两两对射，形成光阱；一对亥姆霍兹线圈(14)固定在真空腔(11)外部，相互反向，两个线圈竖直中心轴线重合，中心相距6.5cm；冷原子(15)位于真空腔(11)中心位置。

4.如权利要求3所述的一种基于光阱力的原子加速度计，其特征在于：真空腔(11)包括腔体外壳(111)、玻璃窗口(112)，腔体外壳(111)是一个6.5cm*6.5cm*6.5cm的立方体无磁金属结构，六个面的中心位置都有一个直径3.5cm的石英玻璃圆孔，即玻璃窗口(112)，在真空腔(11)上下两个面上安装一对亥姆霍兹线圈(14)。

5.如权利要求4所述的一种基于光阱力的原子加速度计，其特征在于：激光分束模块(12)包括激光源(121)、偏振分束器(122)、1/2波片(123)、1/4波片(124)、透镜(125)和光纤(126)，其中偏振分束器(122)数量5个，1/2波片(123)数量也是5个，1/4波片(124)数量为6个，透镜(125)数量为6个；每一个偏振分束器(122)之前都有一个1/2波片(123)，构成一组；1/2波片(123)的作用是改变入射的线偏振光的偏振方向，从而通过调整波片的光轴方向，调整出射的两束激光的光强之比，使最后输出的六束激光的光强基本相等；六束激光通过1/4波片以产生合适的偏振态，并由透镜(125)耦合进入光纤(126)；再由光纤(126)将激光输入光衰减器(13)，六个光衰减器(13)分别位于真空腔(11)上下，左右，前后六个面的外部，1号光纤和4号光纤为一对，2号光纤和5号光纤为一对，3号光纤和6号光纤为一对，6路激光各自经过光衰减器(13)，在真空腔(11)中两两对射。

6.如权利要求5所述的一种基于光阱力的原子加速度计，其特征在于：光功率探测单元(3)位于光衰减器(13)前端靠近玻璃窗口(112)附近，光功率探测单元(3)输出对射方向激光光功率信号到数据处理单元(4)。

7.如权利要求1所述的一种基于光阱力的原子加速度计，其特征在于：数据处理单元(4)包括前置放大电路(41)、差分放大电路(42)、滤波电路(43)、显示电路(44)，其中，前置放大电路(41)将对射方向激光功率信号进行前置放大并减小噪声带宽，而后输出至差分放大电路(42)；差分放大电路(42)将功率信号同相相减并放大并输出至滤波电路()43进行滤波；滤波电路(43)输出至到单片机控制的显示电路(44)中显示加速度值。