原子干涉转动测量是基于Sagnac效应来实现转动角速度的测量,具有高潜在灵敏度。原子干涉转动测量可以应用于惯性导航、地球物理和基础物理研究等领域,它的研制在科学和技术应用方面具有重要意义。在我们的原子干涉转动测量中,利用Raman光?2~?~?~?2脉冲序列与原子相互作用,依次使原子波包分束、反射、再次汇聚,从而形成干涉。干涉相移中包含了角速度信息。干涉结束后,原子从开始的基态跃迁至另一个基态,跃迁概率就由干涉相移决定。实验通过探测原子的跃迁概率,从而获得干涉条纹,提取干涉相位。本课题来源于原子干涉转动测量对探测系统的需求,在课题组前期工作的基础上,采用归一化荧光法探测实现对原子两个不同基态的探测。本文详细介绍了原子干涉转动测量中探测系统的基本原理。考虑到原子干涉陀螺仪的机械结构设计有一定的倾斜,为了满足实验需求,改进探测光路的设计,使探测光路小型化,增大探测光和回泵光的光强,且保证两束探测光的分光比1:1。交叉耦合效应的存在,需要对单次成像的荧光收集系统进行标定。实验表明,当光电管间距设定在13.4mm、矩形光阑的两狭缝间距设定在21mm时,在信号幅度不会变得太小的前提下,较好地避免了两光电管之间的交叉耦合效应。实验中我们实现了单能级和双能级TOF信号探测。给出TOF信号积分与相应的探测原子数目对应关系,在探测到的单能级TOF信号积分在28.1?10 V?s水平时,得到相对应的探测原子数目约是71.1?10个。同时对探测光功率波动、背景波动、量子投影噪声等探测噪声进行理论分析,评估原子干涉转动测量的探测噪声。实验表明,当装载时间为3000ms时,此时的探测噪声P?是0.011。为了降低探测光功率波动对原子干涉转动测量的影响,本文提出了采用同时探测原子两个态的荧光信号的方案,并给出具体设计,以提高探测信噪比,达到原子散粒噪声极限。另一方面,波前畸变作为一项系统误差影响测量的精度,采用相位剪切的探测方法,模拟给出波前畸变引起的概率随位置分布的变化,通过相位剪切方案,为观测波前畸变引起的图样变化提供了方法。