[发明专利]一种基于原子碰撞的混合光频移闭环抑制方法

权利要求书

1.一种基于原子碰撞的混合光频移闭环抑制方法，其特征在于，包括向SERF惯性测量装置中的K-Rb混合原子气室充入定量气体，通过所述定量气体实现工作中心频率改变，将K-Rb混合光频移为零的位置调整到K的D1线频率，同时利用饱和吸收频率稳定系统对所述SERF惯性测量装置进行频率稳定；

所述充入定量气体包括以下步骤：

步骤1，按照实验需求确定所述K-Rb混合原子气室中K-Rb原子的密度比Dr和充入²¹Ne和N₂的量；

步骤2，计算K和Rb原子的光频移；

步骤3，计算总光频移；

步骤4，计算需要充入的⁴He的量；

所述步骤2中计算K和Rb原子的光频移采用如下公式：

其中是K原子的光频移；是Rb原子的光频移；r_e为经典原子半径；c为光速；Φ是单位面积单位时间的光子通量；S_p为抽运光的偏振，理想情况下抽运光为圆偏振光，S_p等于1；γ^e是电子的旋磁比；v是抽运光的频率；和分别为K原子D1线、Rb的D1线以及Rb的D2线振荡强度常数；和分别对应K的D1线、Rb的D1线以及Rb的D2线的频率，由于K的D2线频率和K的D1线距离相对很大，在此可以忽略K的D2线光频移对总光频移的影响；和分别为充入气体造成的K原子D1线的中心频移和压力展宽，和分别为充入气体造成的Rb原子D1线和D2线的压力展宽，由于气体对Rb原子D1线和D2线造成的中心频移都相对较小，因此忽略。

2.根据权利要求1所述的基于原子碰撞的混合光频移闭环抑制方法，其特征在于，所述K和Rb原子的光频移计算公式的各项参数中，和与⁴He的量相关，其他参数均为常量。

3.根据权利要求2所述的基于原子碰撞的混合光频移闭环抑制方法，其特征在于，所述和与⁴He的量具有如下相关公式：

其中，p_Ne、p_He分别对应充入的²¹Ne、N₂和⁴He的压强，分别为K的D1线在一个大气压的²¹Ne、N₂和⁴He中产生的中心频移，分别为K的D1线在一个大气压的²¹Ne、N₂和⁴He中产生的压力展宽，分别为Rb的D1线在一个大气压的²¹Ne、N₂和⁴He中产生的压力展宽，分别为Rb的D2线在一个大气压的²¹Ne、N₂和⁴He中产生的压力展宽。

4.根据权利要求1所述的基于原子碰撞的混合光频移闭环抑制方法，其特征在于，所述步骤3中计算总光频移采用以下公式：总光频移

5.根据权利要求1所述的基于原子碰撞的混合光频移闭环抑制方法，其特征在于，所述步骤4中计算需要充入的⁴He的量采用以下方式：求出当总光频移L_Z＝0时的⁴He的量，即为需要向所述K-Rb混合原子气室中充入的⁴He的量。

6.根据权利要求1所述的基于原子碰撞的混合光频移闭环抑制方法，其特征在于，所述利用饱和吸收频率稳定系统对所述SERF惯性测量装置进行频率稳定，包括饱和吸收稳频，微调工作点，通过调节激光器的电流、光强和气室温度对计算和充入定量气体过程中造成的误差进行补偿。