用于原子干涉测量的多段圆柱形磁屏蔽装置性能分析及实验研究

地磁场和环境杂散磁场在原子干涉测量过程中会引入测量噪声和系统误差,一般采用将磁屏蔽材料薄板卷曲后焊接成的圆筒逐段拼接起来,以制成足够长度的圆柱形磁屏蔽装置。为了明确这种方法对磁屏蔽性能的影响,详细分析了磁屏蔽层数、轴向及横向焊缝、两端面加盖引起的屏蔽区域剩磁场分布的变化,结果发现4 mm宽的轴向焊缝影响不大,而4 mm宽、相对磁导率较低的水平焊缝会产生明显的漏磁,两端面加盖能降低剩磁场强度但不能增大均匀磁场区域。根据分析结果制作了上抛式冷原子干涉重力仪中干涉区所使用的双层圆柱形磁屏蔽装置,实测结果表明,经退磁后获得的长度为700 mm、不均匀度小于4 nT的均匀磁场区域满足原子干涉测量的需求,与仿真分析也有较好的一致性。

一种玻璃材料内应力精密测定的方法

针对玻璃材料内应力的测量,提出了一种采用磁光调制技术,进行高准确度的应力双折射检测的新方案.该方法原理简单、测量准确度高.采用琼斯矩阵法分析了该方案的理论推导,并提出了当被测量样品较大时,提高测试效率的两种可行方法.

飞秒激光制造微型光纤法布里-珀罗干涉传感器

基于飞秒激光光刻技术,提出了光纤端面光刻制造微型光纤法布里-珀罗干涉传感器的方案.该方案解决了传统飞秒激光制造光纤F-P传感器的平行度差的问题,制造了对比度超过20dB的高灵敏度和高分辨率的微型F-P光纤传感器件.该制造方法简单、参量可控,制作的器件可应用恶劣温度条件下应变的精确测量.

用于原子干涉测量的Raman光系统设计与实验

研究了基于光学锁相环技术的Raman光系统,系统包含参考光、主激光和从激光三束激光,其中参考光采用调制转移光谱稳频后用做频率基准,主激光相对于参考光频差1 GHz实现相对于激发态远红失谐以避免激光与原子的直接作用,从激光相对于主激光频差6.8 GHz用于激发87Rb原子基态超精细能级之间的跃迁,采用两套光学锁相环分别实现主、从激光的锁频锁相。测量结果表明,两套光学锁相环的相位噪声在100 Hz~1 MHz频段分别低于-70 dBc/Hz和-65 dBc/Hz,因此相位噪声对单次原子干涉重力测量的影响为5.3×10^(-7)。采用两台锥形放大器分别对主、从激光进行功率放大以保证主、从激光功率比严格为1∶2,采用光纤传输与空间光传输相结合的设计实现主、从激光的合束、偏振统一及频率调制,最终获得的Raman光总功率为180 mW。持续功率测量结果显示,在没有额外增加功率稳定元件的条件下Raman光的总功率最大起伏小于5%,满足原子干涉测量实验需求。

四读头法消除码盘偏心和振动对叠栅条纹相位测量的影响

光栅编码器装调的偏心误差和使用中安装转轴的振动严重影响光栅编码器的测量精度,限制了光栅码盘的应用范围。为了消除光栅编码器偏心与振动对测量的影响,在双读头法的基础上,提出了四读头法消除光栅编码器偏心和振动影响的方法,并进行了理论推导和仿真。结果表明,采用沿光栅编码器圆周均匀分布的四读头读取叠栅条纹信号,并将检测相位相加除以4的方法比当前普遍采用的对径读头读数相加除以2的方法更能有效地提高光栅编码器的测量精度,从而降低了光栅编码器的装调要求。利用四读头各自采集的测量信号可以解算出偏心方向和偏心量,从而可以消除安装转轴振动的影响。对光栅编码器的进一步应用研究具有指导意义。