[发明专利]分离拉曼激光型原子干涉陀螺装置和调试方法

权利要求书

1.分离拉曼激光型原子干涉陀螺调试方法，利用分离拉曼激光型原子干涉陀螺装置，包括原子干涉物理系统(100)，原子干涉物理系统(100)一端为抛射端，另一端为出光端，原子干涉物理系统(100)一侧自抛射端至出光端依次分布有第一拉曼激光(201)、第二拉曼激光(202)和第三拉曼激光(203)，原子干涉物理系统(100)另一侧自抛射端至出光端依次分布有第一反射镜(207)、第二反射镜(208)、第三反射镜(209)，

冷却激光(101)位于原子干涉物理系统(100)的抛射端，光电探测器(103)位于原子干涉物理系统(100)的出光端，探测激光(102)位于原子干涉物理系统(100)的出光端，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、碱金属原子源(104)在冷却激光(101)作用下沿预定原子抛射轨迹(105)运动；

步骤2、定义i为原子抛射的次数，j为不同的时间间隔的序号，i和j初始值均为1；

步骤3、进行第i次原子抛射，当碱金属原子源(104)的碱金属原子经过第一对拉曼激光的位置时，由第一对拉曼激光先后提供三对激光脉冲，三对激光脉冲的时间间隔为t_j＝t₀+(j-1)δt₀，t₀为初始时间间隔，δt₀为时间间隔增量，第二对拉曼激光和第三对拉曼激光关闭，以不同的啁啾率α_i＝(i-1)×δα+α₀扫描拉曼激光频率差δω，其中，δα为啁啾率增量，α₀为初始啁啾率，当碱金属原子源(104)的碱金属原子到达光电探测器(103)时，记录光电探测器(103)的输出信号P_ji，对干涉条纹拟合，得到在时间间隔t_j的条件下，相位φ(α)_j与啁啾率α的线性函数关系φ(α)_j＝A_j+B_j×α；其中，A_j和B_j均为拟合系数；

步骤4、将i增加1，重复步骤3，直至遍历完当前的时间间隔t_j下的所有的原子抛射；

步骤5、将j增加1，i设置为1，返回步骤3，直至遍历完所有的时间间隔；

步骤6、计算ΑG _q＝(A_(q-1)-A_q)/(B_q-B_(q-1))的平均值，将该平均值记为α_g，q大于等于2，小于等于时间间隔的总数；

步骤7、进行第n次第二干涉时间TS_n设定，TS_n＝TS₀+(n-1)×δTS，其中，TS₀为初始第二干涉时间，n为第二干涉时间设定的次数，n初始值为1，δTS为第二干涉时间增量，定义X轴穿过第一反射镜(207)的中心，X轴的正方向平行于碱原子抛射方向在水平面上的投影方向，Y轴穿过第一反射镜(207)的中心，且位于水平面且垂直于X轴，Z轴垂直于水平面，r为Y轴偏转次数，r初始值为1；

自第一拉曼反射镜的初始状态，将第一反射镜(207)以Y轴为旋转轴进行第r次偏转，每次偏转的方向相同，每次偏转的角度均为δθY，其中，r为Y轴偏转次数；第二拉曼激光(202)打开，第二反射镜(208)维持不动，第三拉曼激光(203)关闭；

步骤8、第一拉曼激光(201)和第二拉曼激光(202)的频率以啁啾率α_g扫描，

碱金属原子源(104)在冷却激光(101)作用下沿预定原子抛射轨迹(105)运动，记碱金属原子运动到第一拉曼激光(201)光轴对应时刻为T’，碱金属原子源(104)运动到第二拉曼激光(202)光轴对应的时刻为T”；

在T’-TS_n/2时刻，发射第一拉曼激光(201)脉冲对碱金属原子源(104)进行分束，分束后的碱金属原子源(104)中第一基态的碱金属原子源(104)沿第一路径继续运动，分束后的碱金属原子中第二基态的碱金属原子沿第二路径继续运动；

在T’+TS_n/2时刻，发射第一拉曼激光(201)脉冲对处于第一路径第一基态的碱金属原子进行跃迁至第一路径第二基态，

在T”-TS_n/2时刻，发射初始相位差φ₀的第二拉曼激光(202)脉冲对第二路径第二基态的碱金属原子进行跃迁至第二路径第一基态；

步骤9、在T”+TS_n/2时刻，调节第二拉曼激光(202)的相位差φ(r，TS_n，m)为φ₀+m×δφ，φ₀为初始相位差，循环参数m的初始值为1，δφ为相位差增量，发射第二拉曼激光(202)脉冲，对第二路径第一基态和第一路径第二基态进行合束，打开探测激光(102)和光电探测器(103)，记录光电探测器(103)的输出信号P(r，TS_n，m)；

步骤10、m增加1，重复步骤7-9，直至遍历所有m，获得同一Y轴偏转次数r和干涉时间TS_n的条件下，不同m对应的输出信号P(r，TS_n，m)；

步骤11、对步骤7-10中获得的光电探测器(103)的输出信号P(r，TS_n，m)与对应的第二拉曼激光(202)的相位差φ(r，TS_n，m)进行拟合，获得光电探测器(103)的输出信号P(r，TS_n，m)为0时的第二拉曼激光(202)的相位差φ(r，TS_n)；

步骤12、Y轴偏转次数r增加1，重复步骤7-11，直至遍历完所有的Y轴偏转次数，对r×δθY和获得相位差φ(r，TS_n)进行拟合，获得线性函数φ(r，TS_n)＝C_n+D_n×r×δθY，其中，n为第二干涉时间设定的次数；

步骤13、n增加1，重复步骤7-12，直至遍历完n；

步骤14、记N为第二干涉时间TS_n设定的总次数，计算θ_k＝(C_(k+1)-C_k)/(D_k-D_(k+1))的平均值，k∈{1～(N-1)}，θ_k的平均值记为Y轴偏转角度θ_12y；

步骤15、自第一反射镜(207)的初始状态，将第一反射镜(207)以Y轴为旋转轴沿步骤7中的偏转方向偏转Y轴偏转角度θ_12y，第一反射镜(207)位于Y轴偏转调整终态，

自第一反射镜(207)的Y轴偏转调整终态，将第一反射镜(207)以X轴为旋转轴进行第w次偏转，每次偏转的方向相同，每次偏转的角度为δθX，w为X轴偏转次数，第二拉曼激光(202)打开，第二反射镜(208)维持不动，第三拉曼激光(203)关闭；

选取步骤8中最后一次设定的TS_n，重复步骤8，在T”+TS_n/2时刻，调节第二拉曼激光(202)的相位差φ(w，TS_n，m1)为φ₀+m1×δφ，循环参数m1的初始值为1，发射第二拉曼激光(202)脉冲，对第二路径第一基态和第一路径第二基态的碱金属原子进行合束，打开探测激光(102)和光电探测器(103)，记录光电探测器(103)的输出信号P(w，TS_n，m1)；

步骤16、m1增加1，重复步骤15，直至遍历所有m1，获得同一X轴偏转次数w和干涉时间TS_n的条件下，不同m1对应的输出信号P(w，TS_n，m1)；

步骤17、X轴偏转次数w增加1，重复步骤15-16，直至遍历完所有的X轴偏转次数w，正弦拟合得到不同偏转角度w×δθX对应的对比度C_w，其中，w＝1，2，3，4，5，对C_w与角度w×δθX的函数进行高斯拟合，得到高斯函数中心值对应的角度，记为X轴偏转角度θ_12x；

自第一反射镜(207)的Y轴偏转调整终态，将第一反射镜(207)以X轴为旋转轴沿步骤15中的偏转方向偏转θ_12x，第一反射镜(207)位于最终偏转调整终态。