一种基于电磁诱导透明效应的太阳光多普勒频移测量方法与流程

本公开涉及深空探测，具体涉及一种基于电磁诱导透明效应的太阳光多普勒频移测量方法。

背景技术：

1、在深空探测与态势感知领域，高精度测速数据可为复杂深空任务提供关键支撑。其中，天基探测方式具备分辨率更高、观测范围更广、可全天候运行等优势。然而，传统天基雷达测速过程中，卫星测距载荷对空间目标相对运动的测量精度受限于雷达发射信号功率。当距离超过1000km时，回波功率不足，测量精度容易显著下降。

2、太阳光作为空间轨道上低成本且信息丰富的自然光源，可作为辅助信号源使用，从而规避雷达发射功率受限的问题。虽然与高相干、窄光谱的激光相比，太阳光是非相干的，其相位、振幅和偏振均呈随机分布，但太阳光获取方式更为简便。理论上，利用太阳光特征谱线的多普勒频移效应，测量空间目标相对运动引起的太阳光多普勒频移量，有望将太阳光转化为深空测速的信标。

3、然而，太阳光属于热光，其频谱带宽广、光强易受环境因素波动、光束方向性较分散等特性，制约了其在实际深空测速中的直接应用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开一个或者多个实施方式提供了一种基于电磁诱导透明效应的太阳光多普勒频移测量方法，能够高精度测量太阳光本身或经空间目标反射后的光频偏移信息，从而利用太阳光作为天然信号源，可靠实现空间目标相对运动速度的精准测量。

2、第一方面，本公开提供了一种基于电磁诱导透明效应的太阳光多普勒频移测量方法，所述方法包括：生成输出波长为目标数值的耦合激光，所述目标数值与钾原子d1线相匹配；利用第一分束镜，将所述耦合激光分束为第一主路分光和第一支路分光，并利用所述第一支路分光，反馈调节所述耦合激光的发射频率；将所述第一主路分光通过液晶相位延迟器后，利用第二分束镜，将所述第一主路分光分束为第二主路分光和第二支路分光；将所述第二主路分光垂直输入目标圆柱体的第一底面，与钾原子发生相互作用，得到从所述目标圆柱体的第二底面射出的第一出射光，并利用所述第一出射光，反馈调节所述第一主路分光的光功率，所述目标圆柱体为磁屏蔽装置内的钾原子气室；将所述第二支路分光，沿通过所述目标圆柱体的截面圆心的径向，侧面输入所述目标圆柱体，得到穿过所述目标圆柱体的第二出射光，并利用所述第二出射光，测量与补偿所述磁屏蔽装置的剩磁；在补偿完所述磁屏蔽装置的剩磁之后，停止向所述目标圆柱体输入所述第二支路分光；获取目标物体直射或反射的候选太阳光，并对所述候选太阳光进行光谱纯化和线偏振转换处理，得到目标太阳光；将目标太阳光垂直输入所述目标圆柱体的所述第二底面，得到从所述目标圆柱体的所述第一底面射出的第三出射光，并基于所述第三出射光，确定所述目标物体的太阳光多普勒频移。

3、第二方面，本公开提供了一种基于电磁诱导透明效应的太阳光多普勒频移测量装置，所述装置包括：耦合光生成单元，用于生成输出波长为目标数值的耦合激光，所述目标数值与钾原子d1线相匹配；第一分束单元，用于利用第一分束镜，将所述耦合激光分束为第一主路分光和第一支路分光，并利用所述第一支路分光，反馈调节所述耦合激光的发射频率；第二分束单元，用于将所述第一主路分光通过液晶相位延迟器后，利用第二分束镜，将所述第一主路分光分束为第二主路分光和第二支路分光；第一控制单元，用于将所述第二主路分光垂直输入目标圆柱体的第一底面，与钾原子发生相互作用，得到从所述目标圆柱体的第二底面射出的第一出射光，并利用所述第一出射光，反馈调节所述第一主路分光的光功率，所述目标圆柱体为磁屏蔽装置内的钾原子气室；第二控制单元，用于将所述第二支路分光，沿通过所述目标圆柱体的截面圆心的径向，侧面输入所述目标圆柱体，得到穿过所述目标圆柱体的第二出射光，并利用所述第二出射光，测量与补偿所述磁屏蔽装置的剩磁；测磁开关单元，用于在补偿完所述磁屏蔽装置的剩磁之后，停止向所述目标圆柱体输入所述第二支路分光；检测光获取单元，用于获取目标物体直射或反射的候选太阳光，并对所述候选太阳光进行光谱纯化和线偏振转换处理，得到目标太阳光；第三控制单元，用于将目标太阳光垂直输入所述目标圆柱体的所述第二底面，得到从所述目标圆柱体的所述第一底面射出的第三出射光，并基于所述第三出射光，确定所述目标物体的太阳光多普勒频移。

4、第三方面，本公开提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述的基于电磁诱导透明效应的太阳光多普勒频移测量方法。

5、第四方面，本公开提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述的基于电磁诱导透明效应的太阳光多普勒频移测量方法。

6、本公开一个或者多个实施方式提供的技术方案，通过第一分束镜、第二分束镜、液晶相位延迟器等光路采集传输配置，解决了热光（太阳光）低相干性与电磁诱导透明（electromagnetically induced transparency，eit）效应强相干需求之间的矛盾，将原本局限于精密实验室的量子干涉技术成功应用于深空环境下的实用化测速系统。在目标圆柱体内，利用耦合激光改变钾原子介质的光学性质，诱导钾原子介质产生量子干涉效应（即电磁诱导透明），使得钾原子介质对目标太阳光在共振频率上不再吸收，从而得到一个稳定的透明窗口。eit效应的物理原理是量子干涉相消，而不是简单的吸收强度，微小的扰动就会完全破坏相干条件，导致透明窗口突然关闭，产生巨大的信号变化。并且，eit透明窗口的宽度（窄至数百khz量级）远小于多普勒展宽的自然吸收线宽（通常>500mhz），能够分辨出传统光谱学无法分辨的精细能级结构。因此，本公开技术方案，相比现有的光学测速方案，在测量灵敏度和光谱分辨率上有着显著优势，有效实现了针对太阳光的高精度多普勒频移测量。

7、本公开一个或者多个实施方式提供的技术方案，突破了传统eit依赖高相干激光的限制，创新性地将宽谱、非相干太阳热光作为泵浦与探测光源，通过原子能级选择与滤波设计，在自然光照条件下成功激发出可分辨的eit透明窗口，为天基平台实现无源、高精度多普勒测速提供了全新技术路径。

8、本公开一个或者多个实施方式提供的技术方案，通过控制第二主路分光与第二支路分光的光路传输，在钾原子气室区域构成了原位无自旋交换弛豫（spin-exchangerelaxation-free，serf）原子磁力计，进而可以通过磁线圈将钾原子气室的环境磁场抑制至小于0.1nt量级，确保eit相干条件不受地磁或平台杂散场干扰，显著提升测量方案的在轨稳定性。

1.一种基于电磁诱导透明效应的太阳光多普勒频移测量方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述第一支路分光，反馈调节所述耦合激光的发射频率，包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述利用所述第一出射光，反馈调节所述第一主路分光的光功率，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述利用第一分束镜，将所述耦合激光分束为第一主路分光和第一支路分光之前，所述方法还包括以下至少一项：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述第二出射光，测量与补偿所述磁屏蔽装置的剩磁，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标物体直射或反射的候选太阳光，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第三出射光，确定所述目标物体的太阳光多普勒频移，包括：

8.一种基于电磁诱导透明效应的太阳光多普勒频移测量装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一所述的方法。