Mehrachsen-Quanteninertialmesseinheit basierend auf mehrdimensionalen Anordnungen ultrakalter Atome
Einleitung / Abstract
Erfindungsgemäß wird eine Methode beschrieben, mit der eine konventionelle atominterferometrische 1D-Beschleunigungsmessung mit kalten Atomen unter Einsatz dynamischer optischer Potenziale auf mehrere Raumrichtungen und zusätzliche Messgrößen, insbesondere Winkelgeschwindigkeit, Winkelbeschleunigung, räumliche Gradienten, Krümmung und höhere Ordnungen erweitert werden kann.
Abb. 1: Schematische Darstellung der Quanteninertialmesseinheit, bestehend aus einer horizontalen 2D-Anordnung von Bose-Einstein Kondensaten und dem mit den Atomen wechselwirkenden Lichtfeld. Durch Korrelation der einzelnen atominterferometrischen 1D-Beschleunigungsmessungen lassen sich mehrere inertiale Messgrößen gleichzeitig bestimmen, z.B. Winkelgeschwindigkeiten und Winkelbeschleunigungen senkrecht zur 2D-Anordnung, sowie Beschleunigungen und Gradienten entlang des Lichtfeld.
Hintergrund
Grundsätzlich stehen dedizierte Lösungen für die Messung einzelner in dieser Erfindung erfasster inertialer Größen zur Verfügung, z.B. für Gradienten, Krümmung und Rotationsmessungen. Ebenfalls existieren komplexe Ansätze zur simultanen Messung mehrerer Größen oder Achsen. Allerdings ist die Erweiterung eines Messaufbaus von einer auf mehrere Achsen und von Beschleunigung auf weitere Größen stets mit erheblicher technischer Komplikation sowie Aufwand verbunden. Insbesondere stellt die kontrollierte Erzeugung mehrerer Atomquellen eine Herausforderung dar und Transportlösungen basierend auf magnetischen oder optischen Potentialen gehen nicht ohne technische Schwierigkeiten einher.
Lösung
Mit dem Messaufbau werden durch Laserwechselwirkung in nur einer Achse durch geschickte Korrelation verschiedener Ensembles der 2D-Anordnung innerhalb einer einzigen Messung nicht nur 1D-Beschleunigungen, sondern zudem 1DRotationsbeschleunigungen und 1D-Gradienten gemessen. Der Messaufbau besteht aus einer 2D-Anordnung von Bose-Einstein Kondensaten (BEC), die in einer Schnittebene der beiden optischen Dipolfallenstrahlen liegt. Durch die große räumliche Auslenkung (~ einige Millimeter) der Foki der beiden Dipolstrahlen ist es möglich, mehrere Potenzialmulden in zwei Dimensionen gleichzeitig zu erzeugen und mit zuvor in einer Magnetfalle gefangenen und gekühlten Atomen zu beladen. In diesen Potenzialmulden lässt sich durch evaporiertes Kühlen jeweils ein BEC erzeugen. Die Abstände zwischen den BECs können skaliert werden, um die differentielle Phasensensitivität der anschließenden interferometrischen Messung anzu-passen.Vorteile
Anwendungsbereiche
Inertialsensorik und NavigationSie können dieses Fenster schließen. Ihre Suchergebnisse finden Sie in dem vorherigen Fenster
