留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于自动消偏的原子陀螺微弱光信号检测方法

王婧 周斌权 吴文峰 陈琳琳 赵兴华 梁晓阳 刘刚

王婧, 周斌权, 吴文峰, 陈琳琳, 赵兴华, 梁晓阳, 刘刚. 基于自动消偏的原子陀螺微弱光信号检测方法[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(8): 817004-0817004(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0817004
引用本文: 王婧, 周斌权, 吴文峰, 陈琳琳, 赵兴华, 梁晓阳, 刘刚. 基于自动消偏的原子陀螺微弱光信号检测方法[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(8): 817004-0817004(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0817004
Wang Jing, Zhou Binquan, Wu Wenfeng, Chen Linlin, Zhao Xinghua, Liang Xiaoyang, Liu Gang. Weak light signal detection method for atomic gyroscope based on automatic zeroing of the bias[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(8): 817004-0817004(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0817004
Citation: Wang Jing, Zhou Binquan, Wu Wenfeng, Chen Linlin, Zhao Xinghua, Liang Xiaoyang, Liu Gang. Weak light signal detection method for atomic gyroscope based on automatic zeroing of the bias[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(8): 817004-0817004(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0817004

基于自动消偏的原子陀螺微弱光信号检测方法

doi: 10.3788/IRLA201847.0817004
基金项目: 

国家自然科学基金(61627806,61227902)

详细信息
    作者简介:

    王婧(1993-),女,博士生,主要从事核磁共振陀螺方面的研究。Email:wangjing_vicky@buaa.edu.cn

    通讯作者: 周斌权(1981-),男,讲师,博士,主要从事量子传感技术方面的研究。Email:bqzhou@buaa.edu.cn
  • 中图分类号: TN722.7

Weak light signal detection method for atomic gyroscope based on automatic zeroing of the bias

  • 摘要: 核磁共振原子陀螺凭借其高精度、小体积、低成本的特点在国内外受到广泛关注。在获取检测目标的诸多方法中,较为常用的方法是监测探测光极化面旋转角的平衡偏振法。由于小型化带来的尺寸效应明显,光学元件间存在不可避免的方位误差,导致微弱光信号产生偏置,制约了该信号的提取与放大。为提高检测性能,分析了激光偏振态的差分检测原理,提出了一种基于比例积分(P-I)反馈回路的自动消偏方法,设计了基于硅光二级管的低噪声、高增益前置放大电路。最后,结合核磁共振陀螺样机系统,给出了该方法的仿真分析和实验结果,验证了该方法的有效性。
  • [1] Meyer D, Larsen M. Nuclear magnetic resonance gyro for inertial navigation[J]. Gyroscopy and Navigation, 2014, 5(2):75-82.
    [2] Wang J P, Tian W F, Jin Z H. Study on integrated micro inertial navigation system/GPS for land vehicles[J]. Intelligent Transportation Systems, 2003, 2:1650-1653.
    [3] Schwindt P D, Lindseth B J, Shah V, et al. Chip-scale atomic magnetometer[J]. Mine Warfare Ship Self-Defence, 2004, 85(26):6409-6411.
    [4] Wang Wei. Development of new inertial technology and its application in aerospace field[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(3):0301003. (in Chinese)
    [5] Walker T G, Larsen M S. Spin-exchange-pumped NMR gyros[J]. Advances in Atomic Molecular Optical Physics, 2016, 65:373-401.
    [6] Donley E A. Nuclear magnetic resonance gyroscopes[J]. Sensors IEEE, 2010, 143(2):17-22.
    [7] Wang Wai, Wu Wei, Feng Qi, et al. Design of a fully differential CMOS transimpedance preamplifier for 10 Gb/s optical receiver[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(5):1587-1592. (in Chinese)
    [8] Happer W, Miron E, Schaefer S, et al. Polarization of the nuclear spins of noble-gas atoms by spin exchange with optically pumped alkali-metal atoms[J]. Physical Review A, 1984, 29(6):3092-3110.
    [9] Savukov I M, Romalis M V. NMR detection with an atomic magnetometer[J]. Physical Review Letters, 2004, 94(12):123001.
    [10] Chen L, Lei G, Wu W, et al. The optimal frequency and power of a probe beam for atomic sensor[C]//Applied Optics and Photonics China, 2015, 9671:96711P.
    [11] Seltzer S J. Developments in alkali-metal atomic magnetometry[D]. Princeton:Princeton University, 2008.
    [12] Wan S. Study on experiment of error analysis and suppression methods for SERF atomic spin gyroscope[D]. Beijing:Beihang University, 2014. (in Chinese)
    [13] Peterson J D. Silicon photodiode:US, US2994054[P]. 1961-07-25.
    [14] Pullia A, Zocca F. Low-noise current preamplifier for photodiodes with DC-current rejector and precise intensity meter suited for optical light spectroscopy[C]//Nuclear Science Symposium Conference Record, 2010:1343-1345.
  • [1] 东晨, 郭畅, 吴田宜, 冉阳, 党可征, 李福全, 周子超.  微弱光信号的量子增强接收优化方法(特邀) . 红外与激光工程, 2023, 52(6): 20230189-1-20230189-10. doi: 10.3788/IRLA20230189
    [2] 相超, 王道档, 窦进超, 孔明, 刘璐, 许新科.  光学偏折子孔径拼接面形检测技术 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210105-1-20210105-7. doi: 10.3788/IRLA20210105
    [3] 谈婷, 吴同舟.  应用于光栅光谱仪的消偏器研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(7): 20190544-1-20190544-6. doi: 10.3788/IRLA20190544
    [4] 曾瀚林, 孟祥勇, 钱惟贤.  高斯差分滤波图像融合方法 . 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200091-20200091. doi: 10.3788/IRLA20200091
    [5] 赵洪常, 展翔, 江奇渊, 汪之国, 罗晖.  核磁共振陀螺反馈环路中滤波器的影响研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0205008-0205008. doi: 10.3788/IRLA202049.0205008
    [6] 向劲松, 王应, 贾元明, 祁权.  光子探测PPM阵列信号的频偏和相偏预测方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 818002-0818002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0818002
    [7] 黄婷, 缪存孝, 万双爱, 田晓倩, 李瑞, 叶建川.  基于LabVIEW的Xe核自旋横向弛豫时间自动测试系统 . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1013005-1013005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1013005
    [8] 许国伟, 张燚, 江奇渊, 汪之国, 夏涛, 杨开勇.  光吸收法控制核磁共振陀螺原子气室温度 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 15-20. doi: 10.3788/IRLA201948.S106003
    [9] 周永升, 马勋鹏, 赵一鸣, 李凉海.  相干测风激光雷达微弱信号的频率估计 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 306002-0306002(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0306002
    [10] 王明才, 汪之国, 杨开勇, 陈运达.  泵浦光椭圆度对铷原子极化率的影响 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 917001-0917001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0917001
    [11] 高旭, 万秋华, 卢新然, 杜颖财, 陈伟.  莫尔条纹光电信号自动补偿系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 217002-0217002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0217002
    [12] 孟祥涛, 向政, 郭景, 李美清.  非均匀采样条件下光纤陀螺微小角振动信号检测技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 322004-0322004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0322004
    [13] 张营, 丁学专, 杨波, 张宗存, 刘银年.  三分离式消热差制冷型中红外物镜的设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(4): 418005-0418005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0418005
    [14] 曹开法, 黄见, 胡顺星.  边界层臭氧差分吸收激光雷达 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2912-2917.
    [15] 孙洋, 黄启俊, 王豪, 常胜, 何进.  5 Gbps全差分双端光接收前置放大器设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 2137-2142.
    [16] 戚刚, 熊水东, 梁迅, 林惠祖.  用于微弱信号放大的高性能窄线宽纳秒脉冲光纤放大器 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3234-3237.
    [17] 康文运, 宋小全, 韦震.  白天空间目标激光测距微弱信号探测方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 3026-3029.
    [18] 何永强, 唐德帅, 胡文刚.  基于DMD的红外场景仿真系统投影光路消热差设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2319-2323.
    [19] 赵洪常, 肖光宗, 汪之国, 张斌.  采用BP神经网络的四频激光陀螺零偏的光强补偿方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 355-360.
    [20] 张鑫, 贾宏光, 张跃.  远距型红外消热差物镜设计 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 178-183.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  529
  • HTML全文浏览量:  113
  • PDF下载量:  35
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-05
  • 修回日期:  2018-04-03
  • 刊出日期:  2018-08-25

基于自动消偏的原子陀螺微弱光信号检测方法

doi: 10.3788/IRLA201847.0817004
    作者简介:

    王婧(1993-),女,博士生,主要从事核磁共振陀螺方面的研究。Email:wangjing_vicky@buaa.edu.cn

    通讯作者: 周斌权(1981-),男,讲师,博士,主要从事量子传感技术方面的研究。Email:bqzhou@buaa.edu.cn
基金项目:

国家自然科学基金(61627806,61227902)

  • 中图分类号: TN722.7

摘要: 核磁共振原子陀螺凭借其高精度、小体积、低成本的特点在国内外受到广泛关注。在获取检测目标的诸多方法中,较为常用的方法是监测探测光极化面旋转角的平衡偏振法。由于小型化带来的尺寸效应明显,光学元件间存在不可避免的方位误差,导致微弱光信号产生偏置,制约了该信号的提取与放大。为提高检测性能,分析了激光偏振态的差分检测原理,提出了一种基于比例积分(P-I)反馈回路的自动消偏方法,设计了基于硅光二级管的低噪声、高增益前置放大电路。最后,结合核磁共振陀螺样机系统,给出了该方法的仿真分析和实验结果,验证了该方法的有效性。

English Abstract

参考文献 (14)

目录

    /

    返回文章
    返回