一种单光束双轴原子自旋陀螺仪的制作方法

技术特征：
1.一种单光束双轴原子自旋陀螺仪，其特征在于，包括：气室，所述气室内装有敏感介质，所述敏感介质包括碱金属单质和惰性气体；无磁温控系统，用于控制所述气室的温度；磁屏蔽系统，用于为所述气室屏蔽外界磁场，所述气室位于所述磁屏蔽系统之内；三轴磁场控制线圈，用于补偿所述磁屏蔽系统的剩余磁场，所述三轴磁场控制线圈位于所述气室与所述磁屏蔽系统之间；光学系统，用于产生从z轴方向透过所述气室的单束圆偏振或椭圆偏振激光以使所述气室的原子极化和进行原子自旋进动信号检测；电路系统，包括三轴线圈驱动模块和锁相放大模块，所述三轴线圈驱动模块一方面用于驱动所述三轴磁场控制线圈补偿所述磁屏蔽系统内的剩余磁场，另一方面用于驱动所述三轴磁场控制线圈中作用于x轴和y轴的横向双轴线圈，以产生交流磁场调制碱金属原子极化矢量，使得横向双轴角速率ωx和ωy输入引起的惰性气体原子的进动信号能够被所述光学系统提取并输入到所述锁相放大模块，所述锁相放大模块从所述进动信号中解调出横向双轴角速率ωx和ωy信号并输出。2.根据权利要求1所述的单光束双轴原子自旋陀螺仪，其特征在于，所述三轴线圈驱动模块包括用于沿x轴方向施加磁场bx，和/或用于沿y轴方向施加磁场by，和/或用于沿z轴方向施加磁场bz。3.根据权利要求1所述的单光束双轴原子自旋陀螺仪，其特征在于，所述锁相放大模块具有信号输入端，ωx信号输出端，ωy信号输出端，和连接所述三轴线圈驱动模块的参考角频率输入端。4.根据权利要求1所述的单光束双轴原子自旋陀螺仪，其特征在于，所述光学系统包括激光器模块，所述激光器模块通过激光功率和频率控制模块连接起偏器，所述起偏器连接第一四分之一波片，所述第一四分之一波片通过所述气室连接光电探测模块，所述光电探测模块连接所述锁相放大模块的信号输入端。5.根据权利要求1所述的单光束双轴原子自旋陀螺仪，其特征在于，所述气室内包括辅助工作介质，所述辅助工作介质包括淬灭气体，所述淬灭气体包括氮气。6.根据权利要求1所述的单光束双轴原子自旋陀螺仪，其特征在于，横向双轴线圈垂直于所述光学系统中的单束激光传播方向。7.根据权利要求1所述的单光束双轴原子自旋陀螺仪，其特征在于，所述横向双轴角速率中x轴角速率ωx从以下表达式中提取：其中是沿x轴施加交流磁场b1cos(ω1t)后碱金属原子极化矢量沿z轴的分量关于ω1的一次谐波分量，b1为x轴交流磁场的幅度，ω1为x轴交流磁场的角频率，t为时间，j0(u1)和j1(u1)分别是关于u1的零阶和一阶第一类贝塞尔函数，u1＝γ
e
b1/(qω1)，γ
e
为碱金属电子旋磁比，q为减慢因子，γ
n
为惰性气体核子旋磁比，r
p
为光抽运率，为碱金属原子总弛豫率。8.根据权利要求1所述的单光束双轴原子自旋陀螺仪，其特征在于，所述横向双轴角速
率中y轴角速率ωy从以下表达式中提取：其中是沿y轴施加交流磁场b2cos(ω2t)后碱金属原子极化矢量沿z轴的分量关于ω2的一次谐波分量，b2为y轴交流磁场的幅度，ω2为y轴交流磁场的角频率，j0(u2)和j1(u2)分别是关于u2的零阶和一阶第一类贝塞尔函数，u2＝γ
e
b2/(qω2)。

技术总结
一种单光束双轴原子自旋陀螺仪，主要由气室、无磁温控系统、三轴磁场控制线圈、磁屏蔽系统、光学系统和电路系统组成。气室内装有碱金属单质和惰性气体作为敏感介质；无磁温控系统、三轴磁场控制线圈、磁屏蔽系统为气室内的原子提供高温和弱磁环境；光学系统产生一束圆偏振或椭圆偏振激光通过气室，实现原子极化；电路系统驱动垂直于激光传播方向的横向双轴线圈，产生交流磁场调制碱金属原子极化矢量，高灵敏度地提取横向双轴角速率输入引起的惰性气体原子的进动信号；透过气室的激光进入光电探测模块，经锁相放大模块解调出双轴角速率信号。本发明利用单束激光同时实现双轴角速率的测量，具有精度高、体积小、易集成等优势。易集成等优势。易集成等优势。


技术研发人员：姜丽伟 刘佳丽 全伟 蔡泽 武志宏
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2021.06.30
技术公布日：2021/10/23