[发明专利]一种用于SERF原子陀螺仪激光稳频稳功率光路系统

说明书

本发明涉及一种用于SERF原子陀螺仪激光稳频稳功率光路系统。该系统包括饱和吸收频率稳定系统和液晶激光功率稳定及光束整形系统两部分。饱和吸收频率稳定系统用于对SERF原子陀螺仪抽运光进行频率稳定，液晶激光功率稳定系统用于对SERF原子陀螺仪抽运光进行功率稳定，其中平顶光束整形模块用于对激光光斑进行整形，使其由能量高斯分布的激光变为能量均匀分布的平顶激光。本发明光路布局合理，结构紧凑，安装调节方便，实验操作简单，为高精度小型化的SERF原子陀螺仪的研制提供了基础。

技术领域

本发明涉及SERF原子陀螺仪的技术领域，具体涉及一种SERF原子陀螺仪激光稳频稳功率光路系统，该激光稳频稳功率光路系统，光路布局合理，结构紧凑，安装调节方便，实验操作简单，为高精度小型化的SERF原子陀螺仪的研制提供了基础。

背景技术

导航技术对国防建设和国民经济的发展具有重要意义。惯性导航是唯一的实时、自主、连续、隐蔽、没有时间地域限制、不受外部干扰的导航技术，被广泛用于国民经济和军事领域。陀螺仪是惯性导航系统的核心部件，是制约惯性导航系统性能提高的瓶颈。随着量子调控技术的发展，基于原子自旋特性的原子陀螺仪发展迅速。目前原子自旋陀螺仪已经得到原理验证，并被认为是下一代高精度陀螺仪的发展方向，具有重要的科学意义和工程实用价值。

激光器的频率和功率稳定是使用激光的诸多传感器的共性需求，对提高传感器的精度和灵敏度有着重要意义。半导体激光器作为SERF原子陀螺仪中抽运与检测激光的光源，自身功率波动大，必须采取措施改善激光功率稳定性，与此同时其频率的稳定性对SERF原子陀螺仪检测的灵敏度十分重要。饱和吸收稳频的精度很高，可以满足SERF原子陀螺仪的高精度需求，而液晶功率稳定技术可以适应小角度调制应用的PEM控制器的需要，改善激光功率稳定性。

目前的激光稳频稳功率光路系统虽然可以实现输出功率和频率均稳定的激光的需求，且精度较高，但是总体系统结构复杂，体积大，无法同时满足SERF原子陀螺仪的小型化和高精度需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：克服现有技术的不足，提出一种SERF原子陀螺仪激光稳频稳功率光路系统。该激光稳频稳功率光路系统采用饱和吸收稳频技术和液晶激光稳功率技术，布局合理，结构紧凑，安装调节方便，实验操作简单，为高精度小型化的SERF原子陀螺仪的研制提供了基础。电控单元采用数字电路，具有参数调节方便，响应速度快等优点。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种用于SERF原子陀螺仪激光稳频稳功率光路系统，包括饱和吸收频率稳定光路1、液晶激光功率稳定光路2。饱和吸收频率稳定光路1将光束分为两束，第一束用于饱和吸收稳频，第二束进入液晶激光功率稳定光路2实现稳功率。液晶激光功率稳定光路2将光束分为两束，第一束进行光束整形后用于输出频率和功率均稳定且光斑能量分布均匀的激光。第二束进入功率传递光路系统进行稳功率。

所述饱和吸收频率稳定光路1采用直线型饱和吸收光路，经过频率传递光路的抽运光通过电控单元对激光器的频率进行锁定。具体光路流程为：抽运激光器1-1输出的激光，经过抽运激光光电隔离器(ISO)1-2转换为线偏振光，线偏振光通过第一半玻片(λ/2)1-3，由第一偏振分束器(PBS)1-4分为两束，一束进入液晶激光功率稳定光路2，一束经由第一反射镜1-5反射至分波片(GBS)1-6；分波片(GBS)1-6将抽运激光再次分为两束，一束经由钾原子气室1-7，第二反射镜1-8实现饱和吸收，另一束经由第一光电探测器(PD)1-9、前置放大电路1-10、稳频电控单元1-11实现激光器频率的稳定。