冷原子干涉加速度测量技术研究现状与发展动态分析

高精度加速度测量在惯性导航与重力场测量等领域有着广阔的应用前景。基于冷原子干涉的加速度测量传感器能够充分发挥原子物质波波长短、演化时间长和频率响应精确等特点,比传统加速度计和重力仪等惯性传感器具有更高的测量灵敏度、精度和长期稳定性,为现有加速度测量技术带来重大变革。从冷原子干涉加速度测量的基本原理出发,综述了30多年来国内外冷原子干涉加速度测量技术的研究进展,结合惯性导航对加速度测量的技术需求,分析总结了冷原子干涉加速度测量技术的发展动态与重点发展方向是系统的集成化与小型化、重复频率和测量带宽的提高、与经典加速度计的复合以及多轴加速度测量等,旨在提升和完善冷原子干涉加速度传感器的整体性能,以推动冷原子干涉加速度传感器向工程应用迈进,为满足高精度惯性测量的国防战略需求提供有力支撑。

Movable precision gravimeters based on cold atom interferometry

High precision atom interferometers have shown attractive prospects in laboratory for testing fundamental physics and inertial sensing.Efforts on applying this innovative technology to field applications are also being made intensively.As the manipulation of cold atoms and related matching technologies mature,inertial sensors based on atom interferometry can be adapted to various indoor or mobile platforms.A series of experiments have been conducted and high performance has been achieved.In this paper,we will introduce the principles,the key technologies,and the applications of atom interferometers,and mainly review the recent progress of movable atom gravimeters.

小型化原子重力仪及应用

重力场是地球基本物理场之一,随时间变化,随空间分布。精密重力测量在资源勘探、地质调查、导航制导、地球物理及基础科学研究等领域都具有重要意义。重力仪是高精度测量重力加速度不可或缺的仪器,可分为绝对和相对重力仪两类。基于物质波干涉技术的原子重力仪是一种新型绝对重力仪,经过30多年的发展,目前已进入小型化研究和实用化演示阶段。首先,简要介绍了精密重力测量的意义、高精度重力测量现状、原子干涉重力测量的基本原理以及高精度原子干涉重力测量的研究现状。然后以应用场景分类详细介绍了当前国内外小型化原子重力仪的研制及应用情况,重点介绍了华中科技大学在小型化原子重力仪研制及应用测试方面所做的工作。最后,对小型化原子重力仪的发展及应用前景进行了展望。