基于金刚石氮-空位体系的量子陀螺仪的研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cs_200901
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陀螺仪自问世以来经历了巨大的发展,取得了广泛的应用。从航空航天到机器人、相机等消费类电子产品都能看到它的身影。目前陀螺仪对精度上的需求可以通过现有的技术得到解决,但对小型化的渴望在各个级别的陀螺都是普遍存在的,小型化是目前陀螺仪的发展趋势之一。NV陀螺具有先天体积小的优点,借助于磁共振的脉冲技术,可以有效地抑制低频噪声(磁场、温度波动),正吸引着越来越多人的兴趣。目前关于NV陀螺仪的方案主要有两种:eNVG和nNVG,其中eNVG存在着对磁场稳定性要求高的困难,nNVG需要强的驱动场来极化氮核自旋,存在着初始化较困难的问题。在这里我们提出了一种基于Ahronov-Anandan(A-A)几何相的陀螺仪方案,该方案通过在NV色心上将旋转过的角度以A-A几何相的形式读出,从而提取角速率。由于采用了动力学解耦的技术,不仅可以延长相干时间,同时可以有效地对抗低频噪声。解决了eNVG对磁场稳定性要求高、nNVG初始化较困难的问题,该陀螺仪具有量程大、启动时间快的特点,在灵敏度为0.2deg/s/(?)Hz的情况下,量程可以达到±6.69×106deg/s,启动时间在微秒量级。本文分为三部分,第一部分简单介绍了常见的陀螺仪以及NV陀螺的研究现状,第二部分介绍了基于A-A phase陀螺仪的理论方案以及相关性能的评估,并提出了可能性的改进,第三部分对全文做了简单总结及展望。
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