[發明專利]一種基于雙消偏振分光棱鏡的光功率穩定控制裝置及方法

有效

• 申請號: 202110614440.6
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113432589B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 全偉;張偉佳;段利紅;范文峰;范時秒
• 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
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗;鄧治平

1.一種基于雙消偏振分光棱鏡的高精度光功率穩定控制裝置，其特征在于：包括檢測激光器（1）、1/2波片（2）、由第一格蘭泰勒棱鏡（3）、液晶相位延遲器（4）、第二格蘭泰勒棱鏡（5）、第一消偏振分光棱鏡（6）、電控系統（12）、參考電壓（13）和第三光電探測器（15）構成的檢測光功率穩定控制模塊；原子氣室（7）、磁屏蔽筒（8）、由第一光電探測器（9）、第二消偏振分光棱鏡（10）、第二光電探測器（11）、乘法器（14）構成的檢測系統分光器件誤差實時抑制系統；

檢測激光器（1）出射的檢測激光經1/2波片（2）和第一格蘭泰勒棱鏡（3）分成兩束，一束經液晶相位延遲器（4）進入檢測光功率穩定控制模塊，并在第一消偏振分光棱鏡（6）處再次分成兩束激光，一束由第三光電探測器（15）探測轉換為電信號后進行檢測光功率的穩定閉環控制，另一束閉環控制環外光則入射至磁屏蔽筒（8）中的原子氣室（7）中進行SERF原子自旋慣性信號的檢測；經第一格蘭泰勒棱鏡（3）分成的另一束激光入射至第二消偏振分光棱鏡（10），并由第一光電探測器（9）和第二光電探測器（11）探測轉為電信號，兩路探測信號反饋至乘法器（14）與由第三光電探測器（15）探測的信號進行運算處理，第一光電探測器乘以第三光電探測器除以第二光電探測器，實現分光器件的波動誤差實時抑制，處理結果與參考電壓（13）進行對比產生誤差信號，該誤差信號使電控系統（12）輸出PID控制電壓并作用在液晶相位延遲器（4）上實現檢測光功率的穩定閉環控制，選擇第二消偏振分光棱鏡（10）的分光比性能參數時，應選取與第一消偏振分光棱鏡（6）相同的性能參數。

2.根據權利要求1所述的一種基于雙消偏振分光棱鏡的高精度光功率穩定控制裝置，其特征在于：第一格蘭泰勒棱鏡（3）的透光軸與第二格蘭泰勒棱鏡（5）的透光軸垂直，液晶相位延遲器（4）的快軸與第一格蘭泰勒棱鏡（3）和第二格蘭泰勒棱鏡（5）的透光軸分別成45°，構成檢測光功率衰減器。

3.根據權利要求1所述的一種基于雙消偏振分光棱鏡的高精度光功率穩定控制裝置，其特征在于：第一格蘭泰勒棱鏡（3）能夠選用偏振分光棱鏡替代，為保證高性能的光功率穩定效果，第二格蘭泰勒棱鏡（5）不能使用消光比較低的偏振分光棱鏡替代。

4.根據權利要求1所述的一種基于雙消偏振分光棱鏡的高精度光功率穩定控制裝置，其特征在于：第一消偏振分光棱鏡（6）與第二消偏振分光棱鏡（10）作為分光器件，能夠使用1/2波片加偏振分光棱鏡或1/2波片加格蘭泰勒棱鏡分光器件替代。

5.一種基于雙消偏振分光棱鏡的高精度光功率穩定控制方法，其特征在于：所述方法實現為：檢測激光器（1）出射的檢測激光經1/2波片（2）和第一格蘭泰勒棱鏡（3）分成兩束，一束經液晶相位延遲器（4）進入檢測光功率穩定控制模塊，并在第一消偏振分光棱鏡（6）處再次分成兩束激光，一束由第三光電探測器（15）探測轉換為電信號后進行檢測光功率的穩定閉環控制，另一束閉環控制環外光則入射至磁屏蔽筒（8）中的原子氣室（7）中進行SERF原子自旋慣性信號的檢測；經第一格蘭泰勒棱鏡（3）分成的另一束激光入射至第二消偏振分光棱鏡（10），并由第一光電探測器（9）和第二光電探測器（11）探測轉為電信號，兩路探測信號反饋至乘法器（14）與由第三光電探測器（15）探測的信號進行運算處理，第一光電探測器乘以第三光電探測器除以第二光電探測器，實現分光器件的波動誤差實時抑制，處理結果與參考電壓（13）進行對比產生誤差信號，該誤差信號使電控系統（12）輸出PID控制電壓并作用在液晶相位延遲器（4）上實現檢測光功率的穩定閉環控制。