[發明專利]基于徑向磁場原子慣性測量系統中光強穩定性測試方法

有效

• 申請號: 202110141280.8
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112945378B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 劉剛;武澤坤;柴真;劉占超;賈雨棽;田昊
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42;G01J1/44
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 高福勇

本發明公開了一種基于徑向磁場原子慣性測量系統中光強穩定性測試方法，采用以下步驟：S1、將含有堿金屬和惰性氣體的玻璃泡加熱到120℃；S2、打開激光器調節輸出頻率到堿金屬躍遷頻率；S3、調節1/2波片和1/4波片，保證激光通過玻璃泡時為圓偏振態；S4、通過軸向線圈施加靜磁場；S5、通過徑向線圈施加補償磁場，使得系統內的徑向剩磁為零；S6、當激光器的功率波動時，通過徑向線圈測量徑向磁場的幅值；S7、根據徑向磁場的幅值變化，得到激光器光強變化。本發明操作簡單，不引入光電二極管及配套電路等額外的測量器件，有效避免光噪聲和電噪聲干擾，減小相位誤差，提高原子慣性測量系統的精度，實現激光功率穩定性的測量，降低原子慣性測量系統的成本。

技術領域

本發明涉及光強檢測技術領域，尤其涉及一種基于徑向磁場原子慣性測量系統中光強穩定性測試方法。

背景技術

原子慣性測量系統依賴于原子與原子之間、光與原子之間的相互作用實現角動量傳遞進行慣性測量，包括無自旋交換弛豫陀螺儀、核磁共振陀螺儀。原子慣性測量系統通常需要使用一束激光極化原子，一束激光探測原子進動的變化。為了保證系統的穩定性，用來極化原子的激光功率必須保證盡量小的波動，所以激光功率穩定性直接影響原子慣性測量系統的精度。

目前原子慣性測量系統中光強穩定性測試多采用光電二極管接收激光，利用光電效應將光信號轉化成電信號，再通過電路將光電流轉化成電壓并進一步放大。對于電路的輸出信號，存在光電轉化的噪聲和電路噪聲。并且使用光電二極管增加了系統器件，電路控制也存在干擾，增加原子慣性測量系統的復雜性和不穩定性。

目前實現小體積下的激光穩定技術都是用的光電探測器作為信號接收器，增大原子慣性測量系統的復雜性，提高成本，增加電路控制的難度。測量近紅外連續光的光電二極管多使用硅作為材料，在沒有光照的條件下會產生暗電流，暗電流的大小直接影響原子慣性測量單元的磁場梯度，從而磁化部分元件。同時暗電流的頻率與制造工藝有關，且是隨機的，當暗電流的頻率與原子慣性測量系統的輸出頻率相同時，會對信號造成干擾，影響對慣性信息的提取。為了增大輸出信號的信噪比，需要很高的光電轉換效率，對于光電二極管的性能要求嚴苛，所以使用光電二極管直接增加原子慣性測量系統的成本。光電二極管的輸出是光電流信號，需要經過電流-電壓轉換電路和放大電路將光電流信號轉換為電壓信號，再進行信號處理，這樣的處理手段無法避免引入電路誤差，進而影響原子慣性測量系統的精度。

因此，需要一種可以原位測量光強變化的方法，既減少系統器件的復雜性，又可以降低光電流的干擾。

發明內容

本發明針對上述技術問題，提供一種基于徑向磁場原子慣性測量系統中光強穩定性測試方法。

為了實現上述目的，本發明提供的技術方案如下：

基于徑向磁場原子慣性測量系統中光強穩定性測試方法，在激光器和含有堿金屬和惰性氣體的玻璃泡之間依次設置1/2波片和1/4波片，玻璃泡外側設置徑向線圈和軸向線圈，并采用以下步驟：

S1、將含有堿金屬和惰性氣體的玻璃泡加熱到120℃；

S2、打開激光器調節輸出頻率到堿金屬躍遷頻率；

S3、調節1/2波片和1/4波片，保證激光通過玻璃泡時為圓偏振態；

S4、通過軸向線圈施加靜磁場；

S5、通過徑向線圈施加補償磁場，使得系統內的徑向剩磁為零；

S6、當激光器的功率波動時，通過徑向線圈測量徑向磁場的幅值；

S7、根據徑向磁場的幅值變化，得到激光器光強變化。

上述的基于徑向磁場原子慣性測量系統中光強穩定性測試方法，所述激光器采用分布式布拉格反射激光器。

上述的基于徑向磁場原子慣性測量系統中光強穩定性測試方法，所述堿金屬采用銣。