光脉冲原子干涉仪作为一种基于物质波相干操控的高精度惯性测量工具,因其在重力测量、旋转速率检测及基本物理常数测定等方面的潜在应用而备受关注。与传统惯性传感器相比,原子干涉仪具备更高的测量精度和稳定性,能够实现在实验室环境中的高精度测量。不过,现有的原子惯性传感器在户外应用中依然面临不少挑战,包括设备体积大、对环境条件要求严格以及动态范围有限等问题,这些都制约了它们在复杂环境中的实际应用。

近期,法国巴黎-萨克雷大学的研究人员Clément Salducci和Yannick Bidel带领的团队在这一领域取得了重要进展。他们开发了一种新的原子发射技术,并构建了一套双冷原子加速度计与陀螺仪系统。该系统运用斯特恩-捷尔拉赫效应,能够以每秒8.2厘米的速度水平发射冷原子云,显著增强了原子陀螺仪的性能,实现了量程因子稳定性达700 ppm的突破。

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通过结合量子传感器与传统传感器的优势,该团队成功校正了力平衡加速度计和科里奥利振动陀螺仪的漂移和偏差,大大提升了两者的长期稳定性。这种混合传感器在短期内达到了1.2 × 10^-6 米/秒²和1.8 × 10^-6 弧度/秒的灵敏度,并且在两天的时间跨度内保持了7 × 10^-7 米/秒²和4 × 10^-7 弧度/秒的稳定性,远超传统传感器的水平。

这项研究不仅验证了新型原子发射技术的可行性,也为实现更紧凑、完全混合的冷原子惯性测量单元打下了坚实的基础,促进了原子干涉仪在复杂环境下的应用。研究团队的成果表明,基于冷原子技术的惯性测量系统能够大幅提高高精度导航系统的自给自足能力,为未来六轴惯性测量单元的研发提供了宝贵的理论指导和实验依据。通过不断优化实验设计和技术革新,研究人员期望能在空间导航、无人机飞行控制等领域实现更高级别的性能。