李俊，雷兴，李攀，刘元正，韩宗虎

干涉型原子陀螺仪研究进展与应用✴

李俊，雷兴，李攀，刘元正，韩宗虎

（中航工业西安飞行自动控制研究所，西安710065）

介绍了原子干涉仪的基本原理和目前国内外干涉型原子陀螺仪的实现方案以及研究现状，包括三脉冲陀螺仪、四脉冲陀螺仪和原子芯片陀螺仪。基于高精度测量特性，概述了原子陀螺仪在惯性导航、广义相对论检测以及地球物理学中的应用。

惯性导航；原子干涉仪；原子陀螺仪；原子芯片

1 引言

自1910年首次用于船载的指北陀螺罗经以来，陀螺仪已有100多年的发展史。随着技术的发展，结合不同物理效应的应用，相继出现了多种不同结构的陀螺仪。从理论上可以划分为两大类：一是以经典力学为基础的陀螺仪，包括各类机械陀螺仪；二是以现代物理学为基础的陀螺仪，包括光学陀螺仪。近20年来，随着原子光学实验技术的进步，特别是激光冷却和操控原子技术的发展，出现了一种新的物质波陀螺仪——原子陀螺仪。

原子陀螺仪的核心是基于物质波动特性而实现干涉效应的原子干涉仪。由于原子具有短波长、高频率的特点，使得原子陀螺仪能够获得极高的测量精度和灵敏度，因此原子陀螺仪具有极大的技术潜力［1］。在美国、欧洲航天局以及德国等国家制定研究计划大力发展原子陀螺技术的大环境下，从1991年首次在原子干涉仪中观察到惯性效应［2-4］，到2000年由Stanford和Yale大学联合实现第一台实验室陀螺仪［5］，原子陀螺仪实现了快速的发展，到目前国际上在热原子陀螺仪中测量转动灵敏度达到了6 ×10-10rad／s［5-6］，冷原子陀螺仪的转动灵敏度为1.4×10-7rad／s［7-8］。……