冷原子重力梯度仪发展现状及趋势

冷原子重力梯度仪利用原子的量子态叠加特性和物质波干涉特性测量绝对重力梯度信息,具有高精度、低漂移、自校准等特性,在深地/深海资源开发、地质灾害预警预防、战场环境建设与作战保障、地球科学研究等领域均具有重大潜在应用价值。简要描述了冷原子重力梯度仪的工作原理及实现方案;综述了冷原子重力梯度仪的技术优势及国内外研究现状;分析了冷原子重力梯度仪当前面临的痛点、难点问题,并对部分问题提出了解决方案,总结了冷原子重力梯度仪的发展趋势。

冷原子重力仪及重力梯度仪中的姿态扰动研究

冷原子绝对重力仪和冷原子重力梯度仪在外界动平台上的精度相较实验室精度差距较大,其中最主要的振动噪声目前已经有较为成熟的方案进行抑制,而由于载体转动引起的姿态噪声目前尚未研究。从冷原子干涉仪的敏感机制入手,推导了在姿态扰动情况下冷原子绝对重力仪和重力梯度仪的相位改变,并利用双光子拉曼演化方程给出了相应的高阶灵敏度函数补偿方案,提升了冷原子绝对重力仪和重力梯度仪在复杂环境下的灵敏度和环境适应性。

冷原子物质波干涉仪的应用

原子干涉仪可以获得比传统光学干涉仪更复杂的干涉信息,冷原子具有很小的速度及速度分布,拥有足够长的相干时间,使得基于冷原子干涉仪的测量仪器具有很高的灵敏度,被广泛应用于精密测量领域。自利用脉冲激光的拉曼干涉仪搭建成功后,随着冷原子相关操控技术的发展成熟,基于冷原子干涉仪的重力仪、重力梯度仪都取得了一定的进展,本文综合了近年来国内外相关文献成果并给出了总结与思考。