本發(fā)明屬于高精度重力測量技術領域,具體涉及一種基于光力效應的高精度重力測量裝置。
背景技術:
光力效應是指攜帶能量和動量的光與物質相互作用,產(chǎn)生動量的交換,從而表現(xiàn)為光對物體施加力的作用。力的大小等于光引起的單位時間內物體動量的改變,并由此可引起物體位移,速度狀況的變化。由光產(chǎn)生的力與光強度成正比,光強度越強、受輻射的物體質量越小,這種輻射光壓效應將越明顯。量子光學的發(fā)展,使得光與物質相互作用的方法研究進展越來越迅速,納米科學以及半導體工業(yè)在先進材料和工藝上的發(fā)展,使得制造超敏感的微納米裝置成為可能,這些裝置在空間上可以做到原子尺度。這兩個方面結合起來便形成了量子光力學。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足,提供一種基于光力效應的高精度重力測量裝置,該裝置通過光力驅動實現(xiàn)了對落體的提升和釋放,測量方便精確。
本發(fā)明的基于光力效應的高精度重力測量裝置,包括高反射率反射鏡,光學有源諧振腔,輸出耦合鏡,激光功率計;其中光學有源諧振腔包含腔體和置于腔體內的yag晶體,所述的yag晶體通過高功率激光進行泵浦,所述的高反射率反射鏡、光學有源諧振腔內的yag晶體、輸出耦合鏡、激光功率計在豎直方向上由上而下沿直線分布。
上述技術方案中,所述的高反射率反射鏡的反射率為0.9到0.99之間,重量在1mg量級。
所述的yag晶體的直徑為3mm、長度為6cm,其中nd摻雜原子密度為0.6%。
所述的yag晶體在腔體內被泵浦激光二極管以808nm波長激光泵浦,泵浦激光功率為10w以上。
本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明的重力測量裝置通過光力效應實現(xiàn)高精度重力儀中對落體的提升和釋放效果,避免了機械結構的加工誤差,并且更加精確。并且結構更加緊湊,方便實驗測量。
附圖說明
圖1是本發(fā)明裝置的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行進一步說明。
本發(fā)明的裝置可基于光力效應進行高精度重力測量。本發(fā)明采用如圖1所示的裝置,該重力測量裝置包括高反射率反射鏡1,光學有源諧振腔2,輸出耦合鏡3,激光功率計4。其中光學有源諧振腔2包含腔體和置于腔體內的yag晶體,yga晶體通過高功率激光進行泵浦,高反射率反射鏡1的反射率為0.9到0.99之間,重量在1mg量級。高反射率反射鏡1,光學有源諧振腔2,輸出耦合鏡3,激光功率計4在豎直方向上由上而下呈一直線分布。
本發(fā)明采用的光學驅動原理是一種創(chuàng)新的放大光子推進概念,其基于光學有源諧振腔,放大介質yag晶體位于光腔內。在這種包含增益介質的光學諧振腔中,利用諧振腔對光子的反饋作用實現(xiàn)對落體平面的多次光壓效果,利用受激增益介質對光子的放大作用實現(xiàn)光子微驅動力的放大和驅動效率的提高。
本發(fā)明是根據(jù)對落體的驅動力需求優(yōu)化設計所得,不同于典型的激光腔。典型激光器要求使得外腔中的激光輸出功率最大化,而本發(fā)明則是使得腔內功率最大化。根據(jù)增益介質具體特性的不同,高反射率反射鏡1的反射率選擇在0.9到0.99之間。本發(fā)明為了最小化增益介質中的吸收損耗,所以需要設計為使腔2內功率最大化。增益介質應當非常薄,厚度小于5mm,以最小化增益介質中的吸收損耗。這類似于用于產(chǎn)生腔內二次諧波的固態(tài)盤式激光器中增益介質的情形,但并不需要倍頻晶體。測量時通過光力效應將高反射率反射鏡1拉升到一定高度,然后斷開泵浦激光,實現(xiàn)高精度反射鏡1的自由下落,進行實驗測量,然后加大泵浦激光,實現(xiàn)高精度反射鏡1的減速和停止過程。本光力驅動重力測量裝置代替機械結構帶動的參考棱鏡的提升和下落。
激光放大在直徑為3mm、長度為6cm、摻雜劑密度為0.6%的nd:yag晶體中實現(xiàn)。nd:yag晶體在側泵浦配置被泵浦激光二極管以808nm波長激光泵浦。泵浦激光功率為10w以上。通過力學傳感器測量激光開啟與關閉時hr鏡的重量之間的差值來確定光驅動力。