[發明專利]一種用于冷原子干涉儀的單激光源光纖激光系統

有效

• 申請號: 202110026456.5
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112857591B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 裴棟梁;路想想;劉簡;張俊峰;陳瑋婷
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: G01J9/02
• 分類號: G01J9/02
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

本發明涉及一種用于冷原子干涉儀的單激光源光纖激光系統，包括激光源，在激光源的激光輸出方向上依次設有調制放大模塊、倍頻模塊和激光分束模塊，在激光分束模塊的激光分束方向上設有穩頻模塊，該穩頻模塊的信號輸出端與激光源的輸入端相連接。本發明采用單激光源，實現了激光頻差大于6.834GHz的干涉儀激光系統設計；采用通訊波段的光纖激光器和放大器以及光纖元器件，增強了穩定性和環境適應性，更適合小型化、集成化需求；巧妙設計分光系統，提高激光功率利用率。

技術領域

本發明屬于原子精密測量技術領域，涉及光纖激光系統，尤其是一種用于冷原子干涉儀的單激光源光纖激光系統。

背景技術

在原子精密測量研究中，冷原子干涉具有重要的應用。基于冷原子干涉的冷原子重力儀和陀螺儀在重力和轉動測量中有極高的測量精度，表現出了極大的發展潛力。但是由于冷原子干涉儀龐大的真空系統、復雜的光路系統和電路系統，其可搬移和動態測量難度極高。近年來，隨著激光器技術、光學元器件技術和原子操控技術的不斷發展，國內外多個小組開展了可搬移的冷原子重力儀和陀螺儀研制。

激光系統小型化和集成化是冷原子干涉儀可搬移和動態測量的基礎。但是由于冷原子干涉儀需要冷卻光、探測光、再泵浦光、吹走光和拉曼光等多種頻率的激光，且各種激光均需實現實時快速開關，激光系統不可避免的需要使個激光器和多種光學元器件實現各種激光的輸出和實時控制。在傳統的冷原子干涉儀激光系統中，多使用兩臺激光器分別實現拉曼激光中所需的兩種不同的激光頻率需求，同時通過聲光調制器移頻實現冷卻光、再泵浦光、探測光以及吹走光的產生和實時控制，這是由于拉曼光所需的兩種頻率差在GHz量級，一臺激光器極難實現兩種頻率激光的輸出和實時控制。

隨著光學技術的發展，光學器件小型化技術越來越成熟，冷原子干涉儀中激光器的體積和數量已經成為限制激光系統小型化的最主要因素。因此，自主研制小型化激光器和合理設計激光系統，減少激光器的使用數量是目前激光系統小型化的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種適合小型化、集成化需求的用于冷原子干涉儀的單激光源光纖激光系統。

本發明解決技術問題所采用的技術方案是：

一種用于冷原子干涉儀的單激光源光纖激光系統，包括激光源，在激光源的激光輸出方向上依次設有調制放大模塊、倍頻模塊和激光分束模塊，在激光分束模塊的激光分束方向上設有穩頻模塊，該穩頻模塊的信號輸出端與激光源的輸入端相連接。

而且，所述激光源包括光纖激光器和光纖隔離器，所述光纖激光器的信號輸入端與穩頻模塊的信號輸出端相連，在光纖激光器的激光輸出方向上設有光纖隔離器，該光纖隔離器的激光輸出方向上設有調制放大模塊。

而且，所述調制放大模塊包括光纖電光調制器和光纖放大器，所述光纖電光調制器和光纖放大器依次設置在激光源的激光輸出方向上。

而且，所述倍頻模塊包括第一光纖準直器、第一聚焦透鏡、周期極化PPLN晶體、第二聚焦透鏡、帶寬分束鏡和光學DUMP，所述第一光纖準直器、第一聚焦透鏡、周期極化PPLN晶體、第二聚焦透鏡和帶寬分束鏡依次設置在調制放大模塊的激光輸出方向上，所述光學DUMP設置在帶寬分束鏡的激光透射方向上，所述激光分束模塊設置在寬帶分束鏡的激光反射方向上。