[發明專利]全光纖馬赫曾德爾干涉儀的微波場強原子測量裝置

有效

• 申請號: 201811236924.6
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109342830B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 張林杰;楊文廣;肖連團
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 李富元

1.全光纖馬赫曾德爾干涉儀的微波場強原子測量裝置，其特征在于：包括第一激光發射裝置（1）、1×4光纖分束器（2）、第二激光發射裝置（3）、光纖耦合頭（4）、光纖環形器（5）、第一2×2的光纖合束器（6）、第一快速探測器（7）、示波器或者頻譜儀（8）、第二2×2的光纖合束器（9）、第二快速探測器（10）、PID模塊（11）、雙通道電壓輸出模塊（12）、信號源（13）、第一高速光纖相位拉伸器（14）、第二高速光纖相位拉伸器（15）、銫原子蒸汽池（16），100mW第一激光發射裝置（1）發出的波長為852nm的激光被1×4光纖分束器（2）均勻的分配到四個輸出端，第二輸出端和第三輸出端的出射激光作為探測光平行入射至內部充有銫原子的銫原子蒸汽池（16）中，第二輸出端和第三輸出端入射的兩束激光在原子蒸汽池（16）中光程相同，第一輸出端出射的激光經過第一高速光纖相位拉伸器（14）后與第二輸出端入射到原子蒸汽池（16）的出射激光經過光纖環形器（5）后在第一2×2的光纖合束器（6）中發生干涉形成第一馬赫曾德干涉儀，第四輸出端出射的激光經過第二高速光纖相位拉伸器（15）后與第三輸出端入射到原子蒸汽池（16）的出射激光在第二2×2的光纖合束器（9）中發生干涉形成第二馬赫曾德干涉儀；第一快速探測器（7）探測第一2×2的光纖合束器（6）的干涉信號并通過示波器或者頻譜儀（8）顯示，第二快速探測器（10）探測第二2×2的光纖合束器（9）的干涉信號并轉換成電信號，該電信號輸入PID模塊（11），PID模塊（11）輸出反饋信號到雙通道電壓輸出模塊（12）驅動第一高速光纖相位拉伸器（14）和第二高速光纖相位拉伸器（15）調整相位，40mW的第二激光發射裝置（3）發出的波長為510nm的激光通過光纖耦合頭（4）進入光纖環形器（5）中然后入射到原子蒸汽池（16）中作為耦合光與第二輸出端入射到原子蒸汽池（16）中的激光反向共線，信號源（13）產生低頻正弦信號，輸入到雙通道電壓輸出模塊（12）。

2.根據權利要求1所述的全光纖馬赫曾德爾干涉儀的微波場強原子測量裝置，其特征在于：耦合光中心波長與銫金屬原子的第一激發態6P3/2到高激發態nD5/2的躍遷共振；第一快速探測器（7）探測第一2×2的光纖合束器（6）的第二輸出端輸出激光的透射光譜，此透射光譜的線形特征由發生干涉的兩束光的相對相位差DFs決定，當相位差DFs=0時，透射光譜體現出高斯線形，當相位差DFs=π/2時，透射光譜體現出色散線形，利用不同的線形實現微波電場測量的自校準測量和超靈敏探測。

3.根據權利要求1所述的全光纖馬赫曾德爾干涉儀的微波場強原子測量裝置，其特征在于：第二快速探測器（10）輸出的電信號電平的高低反映兩束干涉光的相對相位差DF_r，該電信號輸入PID模塊（11）與設定相應的參考電平值比較，利用PID模塊（11）輸出反饋信號到雙通道電壓輸出模塊（12）用于驅動第一高速光纖相位拉伸器（14）和第二高速光纖相位拉伸器（15），鎖定相對相位差DF_r。

4.根據權利要求1所述的全光纖馬赫曾德爾干涉儀的微波場強原子測量裝置，其特征在于：信號源（13）產生的低頻正弦信號通過雙通道電壓輸出模塊（12）控制第一高速光纖相位拉伸器（14）和第二高速光纖相位拉伸器（15），實現干涉的兩束光的相對相位差DF_r周期性變化，用于通過干涉信號選擇相對相位差DF_r的對應電平。