1.一种用于冷原子干涉型重力仪原子数探测装置的探测方法,其特征在于:用于冷原子干涉型重力仪原子数探测装置包括沿同一轴线从上至下依次设置的激光器、保偏光纤、激光准直器、第一1/2波片(B1)、第一偏振立方分束器(PBS1)、第二1/2波片(B2)、第二偏振立方分束器(PBS2)、第三1/2波片(B3)以及三棱镜;
所述激光器发出的原子探测激光通过保偏光纤与激光准直器连接,激光准直器将原子探测激光准直为垂直向下的第一出射光(Y1);第一出射光(Y1)经过1/2波片(B1)后入射至第一偏振立方分束器(PBS1)的分光面,第一偏振立方分束器(PBS1)的分光面与第一出射光(Y1)呈45°设置,第一偏振立方分束器(PBS1)的分光面对第一出射光(Y1)完全透射,第一出射光(Y1)经过第一偏振立方分束器(PBS1)出射后,经过第二1/2波片(B2)到达第二偏振立方分束器(PBS2);第二偏振立方分束器(PBS2)的分光面与第一出射光(Y1)呈45°设置,第一出射光(Y1)在偏振立方分束器(PBS2)的分光面作用下,分为水平向右的第一探测光(X1)和垂直向下的第二出射光(Y2);第二出射光(Y2)经过第三1/2波片(B3)入射至三棱镜,并被三棱镜的反射斜面反射形成水平向右的第二探测光(X2);
所述第一探测光(X1)、第二探测光(X2)水平向右并经过原子干涉型重力仪的真空腔,真空腔的右侧与第一探测光(X1)、第二探测光(X2)相对应的位置设有第一反射镜(M1)、第二反射镜(M2);
所述第一探测光(X1)经过原子干涉型重力仪的真空腔后入射到第一反射镜(M1)上,第一反射镜(M1)将第一探测光(X1)原路返回形成水平向左的第三探测光(X3);水平向左的第三探测光(X3)经过第一1/4波片(C1)后被第二偏振立方分束器(PBS2)的分光面反射为垂直向上的第三探测光(X3);垂直向上的第三探测光(X3)进入第一偏振立方分束器(PBS1),并被第一偏振立方分束器(PBS1)的反射面反射为水平向左的第一反射光(X5);第一反射光(X5)通过第一聚焦透镜(L1)汇聚到第一光电探头(PD1)上,第一光电探头(PD1)用于检测第一探测光(X1)和第三探测光(X3)的光强变化;
所述第二探测光(X2)经过原子干涉型重力仪的真空腔后入射到第二反射镜(M2)上,第二反射镜(M2)将第二探测光(X2)原路返回形成水平向左的第四探测光(X4);水平向左的第四探测光(X4)经过第二1/4波片(C2)被三棱镜反射为垂直向上的第四探测光(X4);垂直向上的第四探测光(X4)进入第二偏振立方分束器(PBS2),并被第二偏振立方分束器(PBS2)的反射面反射为水平向左的第二反射光(X6);第二反射光(X6)通过第二聚焦透镜(L2)汇聚到第二光电探头(PD2)上,第二光电探头(PD2)用于检测第二探测光(X2)和第四探测光(X4)的光强变化;
所述第一光电探头(PD1)与运算放大器的正极输入端相连,第二光电探头(PD2)与运算放大器的负极输入端相连;
探测方法,包括以下步骤:
步骤1,打开激光器,第一探测光(X1)、第三探测光(X3)、第二探测光(X2)和第四探测光(X4)在冷原子干涉型重力仪的真空腔内下方形成一个探测区,冷原子团参与完干涉之后分布在两个基态能级上,即冷原子团处于叠加态;
步骤2,处于叠加态的冷原子团在重力的作用下会继续下落,当冷原子团下落至第一探测光(X1)时,由于第一探测光(X1)与冷原子团之间的光电效应,冷原子团中的其中一基态的原子会吸收第一探测光(X1)中的光子,致使第一反射光(X5)的光强减弱,使用第一光电探头(PD1)检测第一探测光(X1)和第三探测光(X3)的变化;
步骤3,当处于叠加态的冷原子团下落至第二探测光(X2)时,冷原子团中另一基态的原子会吸收第二探测光(X2)中的光子,使得第二反射光(X6)的光强减弱,通过第二光电探头(PD2)可以检测到第二探测光(X2)和第四探测光(X4)的变化;
所述步骤2中,当冷原子团经过第一探测光(X1)和第三探测光(X3)时,第二探测光(X2)和第四探测光(X4)不会受冷原子团的影响,此刻第二光电探头(PD2)所探测到的变化是探测光的本底抖动;通过运算放大电路将第一光电探头(PD1)和第二光电探头(PD2)两者之间的信号进行差分抑制探测光路中的共模噪声;
所述步骤3中,当冷原子团经过第二探测光(X2)和第四探测光(X4)时,第一探测光(X1)和第三探测光(X3)不会受冷原子团的影响,此刻第一光电探头(PD1)所探测到变化是探测光的本底抖动;通过运算放大电路将第一光电探头(PD1)和第二光电探头(PD2)两者之间的信号进行差分抑制探测光路中的共模噪声。