专利汇可以提供基于迈克尔逊干涉的喷泉型原子重力仪光束相位变化测量装置与方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种基于迈克尔逊干涉的 原子 干涉重 力 仪反射镜振动造成光束 相位 变化测量的装置及方法,装置包括:光束相位测量、光束干涉采集、干涉 信号 处理。反射镜振动是影响喷泉型原子干涉仪性能指标的最重要因素之一,本发明通过实时精密测量的办法同步标定振动引起的相位变化,修正该偏差,抑制振动的影响,显著提高干涉仪性能指标。运用迈克尔逊干涉装置对反射镜振动信息进行提取,实现高 精度 振动相位变化测量;运用 正交 采集干涉条纹法,可以消除干涉条纹的非线性;最后经过对干涉信号的处理可以实时测量反射镜振动引起的光束相位抖动,可以减小测量的不确定度。并且,干涉仪所用激光可以与原子干涉重力仪所用激光相同,实现相位探测的完全同步。,下面是基于迈克尔逊干涉的喷泉型原子重力仪光束相位变化测量装置与方法专利的具体信息内容。
1.一种基于迈克尔逊干涉的原子重力仪拉曼光束相位变化测量装置,其特征在于,包括第一二分之一波片(2)、第一偏振分光棱镜(3)、第一四分之一波片(4)、拉曼反射镜(5)、第二四分之一波片(6)、参考反射镜(7)、分光棱镜(8)、第二二分之一波片(9)、第二偏振分光棱镜(10)、第一光电探测器(11)、第二光电探测器(12)、第三光电探测器(16)、第四光电探测器(17)和所述的信号处理系统(18);
原子干涉重力仪激光系统的输出光(1)经所述的第一二分之一波片(2)入射到所述的第一偏振分光棱镜(3),经过该第一偏振分光棱镜(3)分为第一反射光与第一透射光,所述的第一反射光经所述的第二四分之一波片(6)入射到所述的参考反射镜(7),并经该参考反射镜(7)反射沿原路返回,经所述的第二四分之一波片(6)再次入射到所述的第一偏振分光棱镜(3),经该第一偏振分光棱镜(3)透射,形成第二透射光;所述的第一透射光经所述的第一四分之一波片(4)入射到所述的拉曼反射镜(5),并经该拉曼反射镜(5)反射沿原路返回,经所述的第一四分之一波片(4)再次入射到所述的第一偏振分光棱镜(3),经该经该第一偏振分光棱镜(3)反射,形成第二反射光;
所述的第二透射光和第二反射光合束后经所述的分光棱镜(8)分为第三透射光和第三反射光,所述的第三透射光经所述的第二二分之一波片(9)入射到所述的第二偏振分光棱镜(10),经该第二偏振分光棱镜(10)分为第四透射光与第四反射光束;所述的第三反射光依次经所述的第三四分之一波片(13)和第三二分之一波片(14)入射到所述的第三偏振分光棱镜(15),经该第三偏振分光棱镜(15)分为第五透射光与第五反射光;
所述的第一光电探测器(11)探测第二偏振分光棱镜(10)第四透射光强度,第二光电探测器(12)探测第二偏振分光棱镜(10)的第四反射光强度,第三光电探测器(16)探测第三偏振分光棱镜(15)的第五透射光强度,第四光电探测器(17)探测第三偏振分光棱镜(15)的第五透射光强度,所述的第一光电探测器(11)、第二光电探测器(12)、第三光电探测器(16)和第四光电探测器(17)分别与所述的信号处理系统(18)相连。
2.根据权利要求1所述的原子重力仪拉曼光束相位变化测量装置,其特征在于,所述的第一四分之一波片(4)、第二四分之一波片(6)的快轴方向与所通过的光束的偏振方向的夹角为45°或者135°,第三四分之一波片(13)的快轴方向与所通过的光束的偏振方向的夹角为0°或者90°,第一二分之一波片(9)、第二二分之一波片(14)的快轴方向与所通过的光束的偏振方向的夹角为22.5°。
3.根据权利要求1所述的原子重力仪拉曼光束相位变化测量装置,其特征在于第一光电探测器(11)、第二光电探测器(12)、第三光电探测器(16)和第四光电探测器(17)为光电二极管、光电三极管、光电倍增管或者光电池。
4.根据权利要求1所述的原子重力仪拉曼光束相位变化测量装置,其特征在于所述的四分之一波片、二分之一波片为晶体材料型波片,多元复合型波片,反射棱体型波片或双折射薄膜型波片。
5.根据权利要求1所述的原子重力仪拉曼光束相位变化测量装置,其特征在于所述的偏振分光棱镜为胶合型偏振分光棱镜或者光胶型偏振分光棱镜。
6.根据权利要求1或2所述的原子重力仪拉曼光束相位变化测量装置,其特征在于所述的第一偏振分光棱镜(3)、第二偏振分光棱镜(10)、第三偏振分光棱镜(15)的两个偏振轴与水平方向的夹角均为0°和90°。
7.根据权利要求1所述的原子重力仪拉曼光束相位变化测量装置,其特征在于所述信号处理系统(18)为包括信号采集电路或装置、信号放大电路和带有数据处理和分析软件的微型计算机在内的数据处理系统。
8.利用权利要求1所述的原子重力仪拉曼光束相位变化测量装置测量拉曼光束相位变化的方法,其特征在于下列步骤:
①调整参考反射镜(7)至第一偏振分光棱镜(3)的距离使之满足参考反射镜(7)至第一偏振分光棱镜(3)的距离与拉曼反射镜(5)至第一偏振分光棱镜(3)的距离差为原子干涉重力仪所用工作原子谱线对应波长的 倍;
②开启原子干涉重力仪,第一光电探测器(11)、第二光电探测器(12)、第三光电探测器(16)、第四光电探测器(17)分别探测所述的第二偏振分光棱镜(10)的透射光束、第二偏振分光棱镜(10)的反射光束、第三偏振分光棱镜(15)的透射光束、第三偏振分光棱镜(15)的反射光束得到包含光束相位变化信息的干涉光强信息I11、I12、I16、I17,并将该光强信号转化为相应的电信号输入所述的信号处理系统;
③信号处理系统进行下列计算:
其中,K11为第一光电探测器(11)所在电路的电路系数,K12为第二光电探测器(12)所在电路的电路系数在利用,K16为第三光电探测器(16)所在电路的电路系数,K17为第四光电探测器(17)所在电路的电路系数,A1为U1曲线幅度,A2为U2曲线幅度, 为待测的光束相位;
④判断 所在的象限:
若u1>0、u2>0则 位于第四象限;
若u1>0、u2<0则 位于第三象限;
若u1<0、u2>0则 位于第一象限;
若u1<0、u2<0则 位于第二象限;
⑤计算待测的光束相位 公式如下:
或
或
9.根据权利要求8所述的测量拉曼光束相位变化的方法,其特征在于还包括步骤⑥连续测量拉曼作用时间段内的 值,即得到拉曼光束的相位变化曲线。
置与方法
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