[發(fā)明專利]用于SERF原子自旋陀螺儀激光偏振穩(wěn)定裝置及陀螺儀及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210065960.0
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114440854B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高洪宇;董麗紅;張俊峰;王建龍;劉曉妍;裴闖
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: G01C19/58
• 分類號: G01C19/58;G01J4/00
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 劉玲

本發(fā)明涉及一種用于SERF原子自旋陀螺儀的激光偏振穩(wěn)定裝置，其分光棱鏡的透射光為輸出光路，分光棱鏡的反射光為監(jiān)測光路；監(jiān)測光路輸出至偏振分光棱鏡，偏振分光棱鏡將輸入的監(jiān)測光路分成兩路監(jiān)測光，該兩路監(jiān)測光的分光比由監(jiān)測光路的偏振方向決定；第一光電探測器、第二光電探測器接收所述兩路監(jiān)測光，并將光功率轉(zhuǎn)化為電信號輸出至控制線路，控制線路處理電信號，并通過測得的分光比變化輸出控制信號至高精度電動可調(diào)節(jié)1/2波片，高精度電動可調(diào)節(jié)1/2波片接收輸出光路并接收控制線路的控制信號，通過調(diào)節(jié)主軸角度調(diào)節(jié)輸出光路的偏振方向。本發(fā)明布局合理，工藝實施方便，實現(xiàn)對激光器輸出激光偏振方向的準(zhǔn)確監(jiān)測和調(diào)節(jié)，適用于SERF陀螺儀等系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于慣性測量傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于SERF原子自旋陀螺儀激光偏振穩(wěn)定裝置及陀螺儀及方法。

背景技術(shù)

迄今為止多個國家已研制出多種類型的SERF陀螺儀原理驗證系統(tǒng)，部分公司研制已處于工程化階段。2005年普林斯頓大學(xué)利用K-3He原子源首次實現(xiàn)SERF原子自旋慣性測量原理驗證，2011年完成第二代SERF陀螺實驗裝置。美國TWINLEAF公司獲得美國國防部大力支持，進行SERF陀螺技術(shù)研究，表頭尺寸小于Φ8cm*10cm。國內(nèi)北京航空航天大學(xué)率先于2008年開展SERF陀螺儀研究，北京航天控制儀器研究所等研究院所也陸續(xù)開展研究，均取得較大進展。

SERF陀螺儀綜合利用了堿金屬原子的電子自旋和惰性氣體的核自旋，通過操控堿金屬原子的電子自旋工作于SERF態(tài)，提高自旋弛豫時間；操控惰性氣體原子的核自旋與堿金屬原子的電子自旋強耦合，補償外界磁場變化隔離磁場影響，提高測量準(zhǔn)確性。當(dāng)載體轉(zhuǎn)動時，原子自旋具有定軸性，探測激光固連在載體上而隨載體轉(zhuǎn)動，其與自旋的夾角反應(yīng)了載體相對慣性空間轉(zhuǎn)動。

SERF陀螺儀核心敏感裝置原理組成示意圖，如圖2所示。通過泵浦光(泵浦激光器輸出線偏振光通過圓偏振片轉(zhuǎn)換為圓偏振光)、線圈磁場對原子自旋的綜合操控，可以實現(xiàn)原子自旋極化。當(dāng)載體相對慣性空間轉(zhuǎn)動時，固連于載體的泵浦激光跟隨載體轉(zhuǎn)動，將強迫原子自旋進動到泵浦激光方向。由于探測激光(探測光激光器輸出的線偏振光)也固連于載體上，當(dāng)載體相對慣性空間轉(zhuǎn)動時，探測激光與原子自旋的夾角也會發(fā)生改變，夾角改變的大小反映了角速度的大小。探測激光會與原子自旋發(fā)生相互作用，不同的原子自旋指向使探測激光的線偏振方向發(fā)生改變，通過檢測這一線偏振方向變化可以實現(xiàn)對角速度的測量。

由SERF陀螺儀工作原理可知，泵浦光與探測光的偏振穩(wěn)定性對SERF陀螺儀的測量精度有重要影響。然而由于激光器輸出本身的不理想，輸出激光偏振方向的不穩(wěn)定，致使泵浦光、探測光的偏振方向發(fā)生變化，進而影響陀螺儀對角運動的測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于SERF原子自旋陀螺儀的激光偏振穩(wěn)定裝置，使泵浦光、探測光偏振方向保持穩(wěn)定，進而提升陀螺儀的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的目的還在于提供一種用于SERF原子自旋陀螺儀。

本發(fā)明的目的還在于提供一種基于用于SERF原子自旋陀螺儀的激光偏振穩(wěn)定裝置的穩(wěn)定控制方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：