[发明专利]一种用于光弹调制器峰值延迟量的标定方法

说明书

本发明公开了一种用于光弹调制器峰值延迟量的标定方法，该标定方法利用的标定装置包括光学测量模块和信号处理模块两部分。光学测量模块由激光器、偏振分光棱镜、八分之一波片、光弹调制器和反射镜组成，共同完成对入射光偏振态的调制；信号处理模块由光电探测器、信号调节器、锁相放大器、光弹调制驱动器和计算机组成，得到光弹调制器的峰值延迟量。本发明的标定方法在光弹调制器工作在小角度调制状态时具有较高的灵敏度；由于激光光束先后通过了光弹调制器两次，因此标定精度较传统方法提高了两倍；标定结果不受入射光强波动的影响，可修正由于外界环境影响造成的光弹调制器实际的峰值延迟量与设定值的偏差，从而提高原子磁强计中原子自旋进动检测结果的精度。

技术领域

本发明属于偏振测量技术领域，具体涉及一种用于光弹调制器峰值延迟量的标定方 法，可广泛应用于原子磁强计等使用光弹调制器测量线偏振光偏振方向微小转角的精密 测量系统。

背景技术

近年来，随着量子精密测量技术的快速发展，基于原子自旋效应的原子磁强计以其 超高的理论精度得到了广泛关注和大力发展。在原子磁强计中，通常通过光弹调制法来获取原子自旋进动状态信息。光弹调制器是一种基于光弹效应的相位调制器件，主要由 各向同性的光学材料和压电材料组成。交流电压驱动的压电材料在各向同性的光学材料 上施加周期性变化的机械力，使光学晶体产生共振，形成机械驻波，从而使光学晶体产 生周期性双折射，因此光通过光弹调制器后其相位延迟量被调制。由于光弹调制器具有 接收角大、调制效率高、调制纯度高、调制稳定性好等优点，被广泛应用于高精度偏振 调制检测技术中。

在实际工作过程中，光弹调制器的峰值延迟量可能会受到外界环境的影响(如温度) 而发生变化，导致其实际的峰值延迟量与设定值存在偏差，同时由于原子磁强计中使用 的光弹调制器需要工作在小角度的调制状态，因此在实际使用中必须对光弹调制器峰值 延迟量进行精确标定，减小由于光弹调制器的峰值延迟量的偏差造成的原子自旋进动检 测结果的误差。

光弹调制器的标定方法主要有单光子计数法、多次谐波比法、示波器波形显示法和 贝塞尔函数归零法。单光子计数法和多次谐波比法的实验方法复杂，且标定精度较低。示波器波形显示法只适用于调制幅度较大的固定峰值延迟量的光弹调制器标定，且依赖于标定人员的主观判断，因此标定误差较大。贝塞尔函数归零法不能够对小角度调制状 态下的光弹调制器的峰值延迟量进行精确标定，且标定结果受光强波动影响较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，设计一种用于光弹调制器 峰值延迟量的标定方法。该方法特别适用于标定工作在小角度调制状态的光弹调制器，标定结果不受入射光强波动的影响，并且标定精度较传统标定方法提高了两倍。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案如下：

一种用于光弹调制器峰值延迟量的标定方法，该标定方法利用的标定装置包括光学 测量模块和信号处理模块两部分。其中光学测量模块由激光器、偏振分光棱镜、八分之一波片、光弹调制器和反射镜组成；信号处理模块由光电探测器、信号调节器、计算机、 光弹调制驱动器和锁相放大器组成；上述元器件的位置关系如下：

沿激光器出射的光束前进方向依次是所述的偏振分光棱镜、八分之一波片、光弹调 制器和反射镜。所述的光弹调制驱动器的第一输出端接所述的光弹调制器的信号输入端，所述的光弹调制驱动器的第二输出端接所述的锁相放大器的参考信号输入端，所述 的光电探测器的输出端接所述的信号调节器的输入端，所述的信号调节器的直流输出端 接所述的计算机，所述的信号调节器的交流输出端接所述的锁相放大器，所述的锁相放 大器的信号输出端通过串口接入所述的计算机。所述的计算机安装有数据采集程序，用 于采集信号调节器输出的直流分量和锁相放大器输出的一次谐波分量。

所述的八分之一波片的快轴方向与光弹调制器的调制轴方向平行，且都与偏振分光 棱镜的透射轴方向成45°。

该方法包括下列步骤：