分割比最適化に基づく小型原子共磁力計におけるレーザー出力誤差の抑制

小型原子スピン交換緩和フリー（SERF）共磁力計は、レーザー出力に容易に影響を受けるバランス偏光法を使用して角速度を測定します。レーザー出力の変動を抑制するためには、通常、レーザー出力閉ループ制御システムが使用されます。この方法は、ループ内レーザー出力（フィードバックレーザー）の変動を大幅に排除できますが、ループ外レーザー出力（信号測定レーザー）の変動を完全に排除することはできません。これにより、SERFジャイロスコープのレーザー出力誤差が生じ、慣性測定の精度が低下します。本論文では、レーザー出力の伝達モデルをループ内外で確立することにより、ループ外レーザー出力制御精度に対する分割比（ループ内レーザー出力とループ外レーザー出力の比）の影響メカニズムを分析します。さらに、分割比を最適化することで、ループ外レーザー出力の安定性を改善する方法を開発しました。比較実験では、ループ外レーザー出力の相対オールアン標準偏差が100秒で5.48 × 10−6から2.62 × 10−6に減少し、1000秒で1.76 × 10−5から3.30 × 10−6に1桁減少しました。対応して、SERFジャイロスコープのテストデータのオールアン標準偏差曲線におけるレートランプ係数は1.312 (°/h)/hから0.246 (°/h)/hに減少しました。また、バイアス安定性は0.032 °/hから0.019 °/hに増加しました。したがって、提案された方法は、プローブレーザー出力の長期安定性を向上させ、SERFジャイロスコープのレーザー出力誤差を効果的に抑制できます。