[發明專利]一種用于SERF原子陀螺儀激光穩頻穩功率光路系統

有效

• 申請號: 201910911541.2
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN110608736B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 全偉;李秀飛;翟躍陽;劉暢;曹俐;寧曉琳;房建成
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C19/58
• 分類號: G01C19/58;G02F1/1335;H01S3/098
• 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;鄧治平

本發明涉及一種用于SERF原子陀螺儀激光穩頻穩功率光路系統。該系統包括飽和吸收頻率穩定系統和液晶激光功率穩定及光束整形系統兩部分。飽和吸收頻率穩定系統用于對SERF原子陀螺儀抽運光進行頻率穩定，液晶激光功率穩定系統用于對SERF原子陀螺儀抽運光進行功率穩定，其中平頂光束整形模塊用于對激光光斑進行整形，使其由能量高斯分布的激光變為能量均勻分布的平頂激光。本發明光路布局合理，結構緊湊，安裝調節方便，實驗操作簡單，為高精度小型化的SERF原子陀螺儀的研制提供了基礎。

技術領域

本發明涉及SERF原子陀螺儀的技術領域，具體涉及一種SERF原子陀螺儀激光穩頻穩功率光路系統，該激光穩頻穩功率光路系統，光路布局合理，結構緊湊，安裝調節方便，實驗操作簡單，為高精度小型化的SERF原子陀螺儀的研制提供了基礎。

背景技術

導航技術對國防建設和國民經濟的發展具有重要意義。慣性導航是唯一的實時、自主、連續、隱蔽、沒有時間地域限制、不受外部干擾的導航技術，被廣泛用于國民經濟和軍事領域。陀螺儀是慣性導航系統的核心部件，是制約慣性導航系統性能提高的瓶頸。隨著量子調控技術的發展，基于原子自旋特性的原子陀螺儀發展迅速。目前原子自旋陀螺儀已經得到原理驗證，并被認為是下一代高精度陀螺儀的發展方向，具有重要的科學意義和工程實用價值。

激光器的頻率和功率穩定是使用激光的諸多傳感器的共性需求，對提高傳感器的精度和靈敏度有著重要意義。半導體激光器作為SERF原子陀螺儀中抽運與檢測激光的光源，自身功率波動大，必須采取措施改善激光功率穩定性，與此同時其頻率的穩定性對SERF原子陀螺儀檢測的靈敏度十分重要。飽和吸收穩頻的精度很高，可以滿足SERF原子陀螺儀的高精度需求，而液晶功率穩定技術可以適應小角度調制應用的PEM控制器的需要，改善激光功率穩定性。

目前的激光穩頻穩功率光路系統雖然可以實現輸出功率和頻率均穩定的激光的需求，且精度較高，但是總體系統結構復雜，體積大，無法同時滿足SERF原子陀螺儀的小型化和高精度需求。

發明內容

本發明要解決的技術問題為：克服現有技術的不足，提出一種SERF原子陀螺儀激光穩頻穩功率光路系統。該激光穩頻穩功率光路系統采用飽和吸收穩頻技術和液晶激光穩功率技術，布局合理，結構緊湊，安裝調節方便，實驗操作簡單，為高精度小型化的SERF原子陀螺儀的研制提供了基礎。電控單元采用數字電路，具有參數調節方便，響應速度快等優點。

本發明解決上述技術問題采用的技術方案是：一種用于SERF原子陀螺儀激光穩頻穩功率光路系統，包括飽和吸收頻率穩定光路1、液晶激光功率穩定光路2。飽和吸收頻率穩定光路1將光束分為兩束，第一束用于飽和吸收穩頻，第二束進入液晶激光功率穩定光路2實現穩功率。液晶激光功率穩定光路2將光束分為兩束，第一束進行光束整形后用于輸出頻率和功率均穩定且光斑能量分布均勻的激光。第二束進入功率傳遞光路系統進行穩功率。

所述飽和吸收頻率穩定光路1采用直線型飽和吸收光路，經過頻率傳遞光路的抽運光通過電控單元對激光器的頻率進行鎖定。具體光路流程為：抽運激光器1-1輸出的激光，經過抽運激光光電隔離器(ISO)1-2轉換為線偏振光，線偏振光通過第一半玻片(λ/2)1-3，由第一偏振分束器(PBS)1-4分為兩束，一束進入液晶激光功率穩定光路2，一束經由第一反射鏡1-5反射至分波片(GBS)1-6；分波片(GBS)1-6將抽運激光再次分為兩束，一束經由鉀原子氣室1-7，第二反射鏡1-8實現飽和吸收，另一束經由第一光電探測器(PD)1-9、前置放大電路1-10、穩頻電控單元1-11實現激光器頻率的穩定。