黄 晨，乐旭广，程 俊，姚辉彬，毛海岑

(华中光电技术研究所， 武汉光电国家研究中心，武汉 430223)

0 引言

原子陀螺仪[1-3]作为一种基于量子力学的陀螺仪系统，因高精度、低漂移等特性而受到了广泛关注[4-7]，其理论精度相比目前应用的光纤陀螺高出11个量级。并且由于其不存在机械磨损，在长航时测量时不需要定期进行校准[7-10]，因此，应用原子陀螺仪构成的惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)十分适用于潜艇等需要长时间惯性导航的装备。原子陀螺仪主要分为无自旋交换弛豫(Spin-Exchange Relaxation Free，SERF)陀螺仪[11]、核磁共振陀螺仪[12-15]，以及冷原子干涉式陀螺仪。目前，我们研制的冷原子陀螺仪是基于对抛型三脉冲Mach-Zenhder干涉仪，使用三束频率不断改变的拉曼光与原子相互作用，最终通过测量原子的内态分布，并对两个原子团干涉所得到的相位进行差分，从而分离出相应的转动信息及加速度信息。

原子陀螺仪敏感到外界转动信息的本质在于拉曼光与原子相互作用的频率失谐量随着外界载体的角运动及线运动(速度、加速度)的改变而实时改变，通过三束拉曼脉冲(π/2,π,π/2)将该频率失谐量转化为干涉仪相位，并且通过相应的解算可以得到外界载体的运动信息。在一个理想的三脉冲系统中，必须保证三束拉曼脉冲为π/2,π,π/2构型，此时才能维持测量值与输出值稳定的函数关系。在外界复杂环境下，不能保证拉曼光激光器的功率稳定性与实验室环境下类似。而拉曼光功率的变化直接影响原子与拉曼光的作用效率，即直接改变相互作用拉比频率。……