本發(fā)明涉及原子干涉測量，特別涉及一種拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置、一種拉曼光反射鏡校準(zhǔn)方法和一種原子干涉重力儀。

背景技術(shù)：

1、利用原子干涉技術(shù)可實現(xiàn)時間、慣性量、電磁場等物理量的精密測量，在基礎(chǔ)物理、地球物理、重力導(dǎo)航以及資源勘探等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

2、一般的原子干涉重力儀的干涉測量過程通常是通過兩束相向傳播的拉曼激光相干操控實現(xiàn)。而在重力干涉測量中，由于拉曼光反射鏡傾斜引起的兩束激光束不重合會影響重力測量精度，是原子干涉重力儀主要誤差項。因此，在進(jìn)行絕對重力測量前,?必須對拉曼光反射鏡的傾斜進(jìn)行測量和調(diào)整。典型地，拉曼光反射鏡傾角的校準(zhǔn)主要是通過調(diào)制拉曼光束的方向，或者使用商用自準(zhǔn)直儀來對拉曼光反射鏡的傾斜角度進(jìn)行校準(zhǔn)。但是，這些方法普遍存在操作復(fù)雜，耗費時間長和可靠性差的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明提供了一種拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置、一種拉曼光反射鏡校準(zhǔn)方法和一種原子干涉重力儀，可以迅速、快捷地實現(xiàn)拉曼光反射鏡的傾斜角度的測量及調(diào)整，提升系統(tǒng)測量精度，提升工作效率和操作方便性。

2、一方面，本發(fā)明實施例提供的一種拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置，例如包括：分束器；回射器，設(shè)置在所述分束器的一側(cè)；拉曼光反射鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，對應(yīng)所述分束器設(shè)置；物鏡組件，對應(yīng)所述分束器設(shè)置；圖像傳感器，設(shè)置在所述物鏡組件遠(yuǎn)離所述分束器的一側(cè)；以及主控單元，電連接所述圖像傳感器。

3、在本發(fā)明的一個實施例中，所述分束器用于將原子干涉重力儀的拉曼光束分離得到參考拉曼光束和測量拉曼光束，并將所述參考拉曼光束反射至所述回射器上，將所述測量拉曼光束透射至所述原子干涉重力儀的拉曼光反射鏡；所述回射器用于反射經(jīng)所述分束器反射后的所述參考拉曼光束至所述物鏡組件；所述分束器還用于將經(jīng)過所述拉曼光反射鏡反射的所述測量拉曼光束反射至所述物鏡組件；所述物鏡組件還用于分別將經(jīng)過所述回射器反射的所述參考拉曼光束和經(jīng)過所述分束器反射的所述測量拉曼光束進(jìn)行聚焦、并透射到所述圖像傳感器上；所述圖像傳感器用于根據(jù)所述測量拉曼光束、所述參考拉曼光束得到測量拉曼光束圖像數(shù)據(jù)、參考拉曼光斑圖像數(shù)據(jù)；所述主控單元用于獲取所述測量拉曼光斑圖像數(shù)據(jù)、所述參考拉曼光斑圖像數(shù)據(jù)，確定所述參考拉曼光束和所述測量拉曼光束的光斑中心間距，并根據(jù)所述光斑中心間距和所述物鏡組件與所述圖像傳感器的間距確定拉曼光反射鏡傾角，以供調(diào)節(jié)所述拉曼光反射鏡的角度。

4、在本發(fā)明的一個實施例中，所述主控單元還電連接所述拉曼光反射鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；所述主控單元還用于根據(jù)所述拉曼光反射鏡傾角控制所述拉曼光反射鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)所述拉曼光反射鏡的角度。

5、在本發(fā)明的一個實施例中，所述拉曼光反射鏡傾角滿足公式： θ=arctan(d/f)/2，其中， θ為所述拉曼光反射鏡傾角， d為所述測量拉曼光斑圖像和所述參考拉曼光斑圖像的所述光斑中心間距； f為所述物鏡組件的焦距。

6、在本發(fā)明的一個實施例中，所述回射器位于所述分束器遠(yuǎn)離所述圖像傳感器的一側(cè)，所述回射器具有第一反射鏡面和第二反射鏡面，所述第一反射鏡面與所述第二反射鏡面的夾角為90°，所述第一反射鏡面和所述第二反射鏡面用于將經(jīng)所述分束器反射后的所述參考拉曼光束沿平行的方向反射至所述物鏡組件。

7、在本發(fā)明的一個實施例中，所述分束器的分光比為90:10。

8、在本發(fā)明的一個實施例中，所述拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置還包括第一光闌和第二光闌，所述第一光闌位于所述回射器和所述分束器之間；所述第二光闌位于所述物鏡組件和所述分束器之間。

9、另一方面，本發(fā)明實施例提供的一種原子干涉重力儀例如包括：拉曼激光產(chǎn)生裝置；擴(kuò)束筒，對應(yīng)所述拉曼激光產(chǎn)生裝置設(shè)置；拉曼光反射鏡，對應(yīng)所述擴(kuò)束筒設(shè)置；以及如前述任意一項所述的拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置，設(shè)置在所述擴(kuò)束筒和所述拉曼光反射鏡之間、且連接所述拉曼光反射鏡，所述拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置用于調(diào)整所述拉曼光反射鏡的角度。

10、在本發(fā)明的一個實施例中，所述擴(kuò)束筒和所述拉曼光反射鏡位于所述分束器的相對兩側(cè)，所述拉曼光反射鏡設(shè)置在所述拉曼光反射鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上。

11、又一方面，本發(fā)明實施例提供的一種拉曼光反射鏡校準(zhǔn)方法，應(yīng)用于前述的原子干涉重力儀；所述拉曼光反射鏡校準(zhǔn)方法例如包括：獲取拉曼光束經(jīng)過所述分束器得到的參考拉曼光束和測量拉曼光束照射在所述圖像傳感器上得到的測量拉曼光斑圖像數(shù)據(jù)、所述參考拉曼光斑圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)所述測量拉曼光斑圖像數(shù)據(jù)和所述參考拉曼光斑圖像數(shù)據(jù)確定所述參考拉曼光束的第一光斑中心像素位置和所述測量拉曼光束的第二光斑中心像素位置；確定所述第一光斑中心像素位置和所述第二光斑中心像素位置的光斑中心間距；以及根據(jù)所述光斑中心間距和所述物鏡組件的焦距確定拉曼光反射鏡傾角，以調(diào)節(jié)所述拉曼光反射鏡的角度。

12、上述的一個或多個技術(shù)方案至少具有如下優(yōu)點或有益效果：

13、1)本發(fā)明實施例通過設(shè)置具有特定結(jié)構(gòu)的拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置，可以迅速、快捷地實現(xiàn)拉曼光反射鏡的傾斜角度的測量和調(diào)整，提升了工作效率和操作方便性。

14、2)通過將主控單元與實現(xiàn)拉曼光反射鏡的轉(zhuǎn)角的自動調(diào)節(jié)，減輕了用戶的工作量，進(jìn)一步提升了操作簡便性，也實現(xiàn)了轉(zhuǎn)角的自動控制，并提升了轉(zhuǎn)角控制的精準(zhǔn)度。甚至，主控單元還可以周期性判斷拉曼光反射鏡的傾角，然后動態(tài)調(diào)節(jié)拉曼光的角度，更進(jìn)一步提升了操作簡便性，也實現(xiàn)了傾角的動態(tài)監(jiān)控，提升了精準(zhǔn)度。

15、3)通過采用圖像傳感器和主控單元，并用主控單元來對光斑中心的像素位置差圖像識別，可以很精確地確定光斑中心間距，提高了角度調(diào)節(jié)和測量的精度。

技術(shù)特征：

1.一種拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置，其特征在于，

3.如權(quán)利要求2所述的拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述主控單元還電連接所述拉曼光反射鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；所述主控單元還用于根據(jù)所述拉曼光反射鏡傾角控制所述拉曼光反射鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)所述拉曼光反射鏡的角度。

4.如權(quán)利要求2所述的拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述拉曼光反射鏡傾角滿足公式：θ=arctan(d/f)/2，其中，θ為所述拉曼光反射鏡傾角，d為所述測量拉曼光斑圖像和所述參考拉曼光斑圖像的所述光斑中心間距；f為所述物鏡組件的焦距。

5.如權(quán)利要求2所述的拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述回射器位于所述分束器遠(yuǎn)離所述圖像傳感器的一側(cè)，所述回射器具有第一反射鏡面和第二反射鏡面，所述第一反射鏡面與所述第二反射鏡面的夾角為90°，所述第一反射鏡面和所述第二反射鏡面用于將經(jīng)所述分束器反射后的所述參考拉曼光束沿平行的方向反射至所述物鏡組件。

6.如權(quán)利要求1所述的拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述分束器的分光比為90:10。

7.如權(quán)利要求1所述的拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置還包括第一光闌和第二光闌，所述第一光闌位于所述回射器和所述分束器之間；所述第二光闌位于所述物鏡組件和所述分束器之間。

8.一種原子干涉重力儀，其特征在于，包括：

9.如權(quán)利要求8所述的原子干涉重力儀，其特征在于，所述擴(kuò)束筒和所述拉曼光反射鏡位于所述分束器的相對兩側(cè)，所述拉曼光反射鏡設(shè)置在所述拉曼光反射鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上。

10.一種拉曼光反射鏡校準(zhǔn)方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求8或9所述的原子干涉重力儀，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明實施例公開的一種拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置及方法和應(yīng)用拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置的原子干涉重力儀。其中，所述拉曼光反射鏡校準(zhǔn)裝置例如包括：分束器；回射器，設(shè)置在所述分束器的一側(cè)；拉曼光反射鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，對應(yīng)所述分束器設(shè)置；物鏡組件，對應(yīng)所述分束器設(shè)置；圖像傳感器，設(shè)置在所述物鏡組件遠(yuǎn)離所述分束器的一側(cè)；以及主控單元，電連接所述圖像傳感器。本發(fā)明實施例可以迅速、快捷地實現(xiàn)拉曼光反射鏡的傾斜角度的測量與調(diào)整，提升了工作效率和操作方便性。

技術(shù)研發(fā)人員：王亞寧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南國科通導(dǎo)時空科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26