[發(fā)明專利]一種用于原子干涉陀螺儀的拉曼光平行度調(diào)節(jié)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111374946.0
• 申請(qǐng)日: 2021-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113959426B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉簡(jiǎn);路想想;張俊峰;裴棟梁;孔德龍;王杰英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七0七研究所
• 主分類號(hào): G01C19/64
• 分類號(hào): G01C19/64;G01C25/00
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 劉玲

1.一種用于原子干涉陀螺儀的拉曼光平行度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于：包括拉曼光準(zhǔn)直器、二分之一波片、可變光闌、偏振分光棱鏡、45°反射鏡、拉曼光反射棱鏡、偏振片、衰減片、聚焦透鏡、CCD及顯示器，

所述拉曼光準(zhǔn)直器輸出經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直擴(kuò)束的線偏振的拉曼光，所述拉曼光包含波長(zhǎng)相近的兩束光，其頻率差與原子干涉陀螺儀中所用堿金屬原子波源的兩基態(tài)能級(jí)差相等；所述拉曼光通過(guò)所述二分之一波片及所述可變光闌后入射至偏振分光棱鏡，分成功率相等、偏振正交的兩束光：s光及p光；其中s光由偏振分光棱鏡反射后穿過(guò)原子干涉陀螺儀的真空腔，在所述拉曼光反射棱鏡的相鄰直角面發(fā)生兩次反射，沿反方向穿過(guò)真空腔，由45°反射鏡改變傳輸方向，進(jìn)入偏振分光棱鏡后被再次反射；另一束p光透射通過(guò)所述偏振分光棱鏡，經(jīng)由所述45°反射鏡反射后穿過(guò)真空腔，由所述拉曼光反射棱鏡兩次反射后反方向穿過(guò)真空腔，再次進(jìn)入偏振分光棱鏡并透射；

s光與p光重合后一起入射所述偏振片，偏振片的光軸方向與s光與p光分別成45°夾角，因此通過(guò)偏振片的兩光偏振方向一致，強(qiáng)度近似相等，具有固定的相位差，發(fā)生光學(xué)干涉現(xiàn)象；透過(guò)所述偏振片的光束經(jīng)過(guò)所述衰減片，控制進(jìn)入所述CCD的光功率大小；所述CCD位于所述聚焦透鏡的焦平面處，與所述顯示器相連；將所述可變光闌通光孔徑開(kāi)到最大，通過(guò)觀察所述顯示器上的干涉條紋，進(jìn)一步調(diào)節(jié)所述45°反射鏡的角度，使得干涉條紋清晰且條紋間距越大，實(shí)現(xiàn)真空腔中兩束空間分離拉曼光有效波矢之間平行度的精細(xì)調(diào)節(jié)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于原子干涉陀螺儀的拉曼光平行度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于：所述s光及p光在真空腔中的傳輸方向與原子運(yùn)動(dòng)的正交方向有一定夾角，以將反向躍遷譜線與同向躍遷譜線分離。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于原子干涉陀螺儀的拉曼光平行度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于：所述拉曼光反射棱鏡的頂角為90°，其入射光與反射光互相平行。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于原子干涉陀螺儀的拉曼光平行度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于：所述拉曼光準(zhǔn)直器、二分之一波片、偏振分光棱鏡及偏振片的通光面均鍍有所述拉曼光波長(zhǎng)的增透膜；所述45°反射鏡及拉曼光反射棱鏡的反光面均鍍有所述拉曼光波長(zhǎng)的高反膜。

5.一種基于權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述用于原子干涉陀螺儀的拉曼光平行度調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)方法，其特征在于：

1)原子干涉陀螺儀的真空腔中兩束拉曼光平行度的粗略調(diào)節(jié)：

A.拉曼光準(zhǔn)直器輸出經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直擴(kuò)束的線偏振的拉曼光，拉曼光包含波長(zhǎng)相近的兩束光，其頻率差與原子干涉陀螺儀中所用堿金屬原子波源的兩基態(tài)能級(jí)差相等；

B.拉曼光通過(guò)二分之一波片及可變光闌后入射至偏振分光棱鏡，分成功率相等、偏振正交的兩束光：s光及p光；

C.其中s光由偏振分光棱鏡反射后穿過(guò)原子干涉陀螺儀的真空腔，在拉曼光反射棱鏡的相鄰直角面發(fā)生兩次反射，沿反方向穿過(guò)真空腔，由所述45°反射鏡改變傳輸方向，進(jìn)入所述偏振分光棱鏡后被再次反射；

D.其中p光透射通過(guò)偏振分光棱鏡，經(jīng)由所述45°反射鏡反射后穿過(guò)真空腔，由拉曼光反射棱鏡兩次反射后反方向穿過(guò)真空腔，再次進(jìn)入偏振分光棱鏡并透射；

E.改變可變光闌的通光孔徑控制拉曼光的光斑大小，通過(guò)觀察s光與p光的光斑位置，調(diào)節(jié)拉曼光反射棱鏡與45°反射鏡的位置與角度，使s光與p光重合，完成真空腔中兩束空間分離的拉曼光之間有效波矢平行度的粗略調(diào)節(jié)；

2)真空腔中兩束空間分離拉曼光之間有效波矢平行度的精細(xì)調(diào)節(jié)：

A.經(jīng)偏振分光棱鏡后重合的s光與p光一起入射至偏振片，偏振片的光軸方向與s光與p光分別成45°夾角，因此通過(guò)所述偏振片的兩光偏振方向一致，強(qiáng)度近似相等，具有固定的相位差，發(fā)生光學(xué)干涉現(xiàn)象；

B.透過(guò)所述偏振片的光束經(jīng)過(guò)衰減片，控制進(jìn)入CCD的光功率大小，CCD位于聚焦透鏡的焦平面處，與顯示器相連；

C.將可變光闌通光孔徑開(kāi)到最大，觀察顯示器上的干涉條紋，進(jìn)一步調(diào)節(jié)45°反射鏡的角度，使得干涉條紋清晰且條紋間距越大，此時(shí)真空腔中相向傳輸?shù)膕光與p光的角度偏差越小，完成真空腔中兩束空間分離拉曼光有效波矢之間平行度的精細(xì)調(diào)節(jié)。