[发明专利]Sagnac角速度测量系统及方法

摘要

本发明提出的基于光与物质非线性作用过程的Sagnac角速度测量系统和方法，包括作用介质单元，相干光源、极化分束器、半波片、光纤线圈及光电探测器。使用激光器发出的相干光(泵浦光和信号光)作为初始入射信号，一方面，利用光与物质非线性作用过程，产生物质相干性与泵浦光、信号光之间的相位和强度关联，实现相位灵敏非线性过程；另一方面，将光与物质非线性作用过程和Sagnac效应结合，实现角速度的测量。从光与物质相互作用的本质出发，本发明有效的提高系统信噪比及角度测量灵敏度，使测量精度突破标准量子极限(standard quantum limit，SQL)并达到海森伯极限(Heisenberg limit，HL)，为高精度角度测量的发展提供了新途径。

主权项

一种Sagnac角速度测量系统，其特征在于，包括：光源(1、2)，其用于产生入射光场；其中，第一光源(1)用于产生入射泵浦光场，第二光源(2)用于产生入射信号光场；作用介质单元(10)，其用于实现光与物质的非线性过程；光纤线圈(9)，其用于实现Sagnac效应，感应角速度变化；光电探测器(8)，其用于探测最终产生的干涉信号；极化分束器(4、5)，其用于光场的分束与合束；其中，第一极化分束器(4)将第一光源(1)和第二光源(2)进行空间合束；合束后的光经过作用介质单元(10)后，发生光与物质的非线性过程，实现入射信号光场的放大；被放大的信号光场和透射的泵浦光场经过第二极化分束器(5)分束后，分别沿着光纤线圈(9)相向传播，并在射出光纤线圈后通过第二极化分束器(5)合束后入射至作用介质单元(10)，发生第二次发生光与物质的非线性过程；前后两次非线性相互作用通过物质相干性发生关联，实现最终干涉信号被光电探测器(8)探测；半波片(6、7)，其用于改变光场的偏振；其中，第一半波片(6)用于改变第一光源(1)的偏振态；第二半波片(7)，用于改变光纤线圈(9)中相向传播的信号光场和泵浦光场的偏振态，保证信号光场和泵浦光场在作用介质单元(10)空间重合。