[發明專利]一種用于光彈調制器峰值延遲量的標定方法

有效

• 申請號: 201710399068.5
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107131902B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 全偉;王清華;房建成;段利紅
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00;G01R35/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種用于光彈調制器峰值延遲量的標定方法，其特征在于：包括下列步驟：

a、通過光彈調制驅動器(9)的輸入面板設定光彈調制器(4)的峰值延遲量，使光彈調制器(4)的峰值延遲量從0.1rad開始以0.02rad的步進間隔逐漸增加到1rad，在每一個設定點進行如下步驟b至步驟e；

b、激光器(1)出射的光經過偏振分光棱鏡(2)后透射的光為線偏振光，線偏振光依次通過八分之一波片(3)、光彈調制器(4)后被反射鏡(5)反射，反射的光第二次通過光彈調制器(4)、八分之一波片(3)、偏振分光棱鏡(2)后，從偏振分光棱鏡(2)反射的光被光電探測器(6)轉化成電信號，利用瓊斯矩陣來推導入射到光電探測器(6)的光強大小：

設透過偏振分光棱鏡(2)后的光束的偏振方向沿x軸方向，其瓊斯矢量G₀為：

其中，E₀是入射光振幅，則初始光強I₀＝E₀²；

快軸方向與x軸成+45°的八分之一波片(3)的瓊斯矩陣為：

調制軸方向與x軸成+45°的光彈調制器(4)的瓊斯矩陣為：

式中，δ(t)＝δsin(ωt)，δ(t)是光彈調制器振動軸及垂直方向分量上兩偏振分量之間的延遲量，δ為光彈調制器的峰值延遲量，ω為光彈調制器的調制角頻率；

反射鏡(5)的瓊斯矩陣為：

被反射鏡(5)反射的光再次通過光彈調制器(4)和八分之一波片(3)，此時光彈調制器(4)的調制軸方向和八分之一波片(3)的快軸方向認為與x軸成-45°，則它們的瓊斯矩陣分別為：

兩次通過光彈調制器(4)和八分之一波片(3)的反射光的偏振態被偏振分光棱鏡(2)的反射面檢測，偏振分光棱鏡(2)的反射面看作是透光軸與y軸平行的檢偏器，其瓊斯矩陣為：

則入射到光電探測器(6)的光束的瓊斯失量G為：

G＝G_PBS1G_λ/8′G_PEM′G_rG_PEMG_λ/8G₀ (8)

因為在原子磁強計中δ＜＜1，根據貝塞爾函數展開式和小角度近似后得到的對應的光強信號為：

c、從光電探測器(6)輸出的電信號被送入信號調節器(7)，從信號調節器(7)輸出的直流信號直接送入計算機(8)，而從信號調節器(7)輸出的交流信號經過鎖相放大器(10)得到一次諧波分量后再送入計算機(8)；

d、從鎖相放大器(10)輸出的一次諧波分量信號為：

V_1f＝kI₀J₁(2δ) (10)

k為光電探測器的光電轉換系數，I₀為入射激光的初始光強，J₁為一階貝塞爾函數，δ為光彈調制器的峰值延遲量；

從信號調節器(7)輸出的直流信號為：

e、為了消除入射光光強波動造成的影響，計算機(8)中的數據采集程序對一次諧波分量和直流分量進行相除運算，即可得到光彈調制器(4)的峰值延遲量；

該方法的標定結果不受入射光強波動的影響；在光彈調制器工作在小角度調制狀態時的標定靈敏度最高；由于激光光束先后通過了光彈調制器兩次，因此標定精度較傳統標定方法提高了兩倍。