[发明专利]用于小型原子自旋惯性测量装置的检测光功率调制系统

说明书

用于小型原子自旋惯性测量装置的检测光功率调制系统，该系统通过控制声光调制器实现检测光功率的稳定和幅值方波调制，解决了检测光功率不稳定的问题和降低了检测光中的低频噪声，从而大大提高了原子自旋惯性测量装置的检测精度，而且通过DDS芯片+射频功放的电路实现声光调制器的驱动与控制调制，有利于原子自旋惯性测量装置的小型化。

技术领域

本发明属于光学和信号处理技术领域，具体涉及一种用于小型原子自旋惯性测量装置的检测光功率调制系统，该系统通过控制声光调制器实现检测光功率的稳定和幅值方波调制，解决了检测光功率不稳定的问题和降低了检测光中的低频噪声，从而大大提高了原子自旋惯性测量装置的检测精度，而且通过DDS芯片+射频功放的电路实现声光调制器的驱动与控制调制，有利于原子自旋惯性测量装置的小型化。

背景技术

随着量子技术的发展，利用原子自旋惯性测量传感器探测角速率等也成为了高精度、长航时惯性导航系统发展的新研究方向。目前基于原子自旋的惯性测量的理论精度远高于现有测量手段，并且能够实现小型化、集成化，备受国内外相关研究机构的关注。原子自旋惯性测量中检测光和抽运光需要对功率与频率的稳定性提出很高的要求。而半导体激光器作为原子自旋惯性测量中检测光和抽运光的光源，其自身功率波动大，所以必须改善激光功率的稳定性。激光器的频率稳定一般采用内调制来实现，所以激光功率的稳定性无法再通过内调制来实现。并且检测光中存在的其他电子设备产生的噪声也会降低整个装置的检测精度，所以需要对激光功率在保证稳定的情况下，实现快速地幅值调制。往往功率稳定与幅值调制的系统是分开的，同时小型原子自旋惯性测量需要进行磁屏蔽，但现有激光功率稳定与调制的方法很难满足体积小、功耗低、磁噪声低且满足功率快速调制等条件。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷或不足，提供一种用于小型原子自旋惯性测量装置的检测光功率调制系统，该系统通过控制声光调制器实现检测光功率的稳定和幅值方波调制，解决了检测光功率不稳定的问题和降低了检测光中的低频噪声，从而大大提高了原子自旋惯性测量装置的检测精度，而且通过DDS芯片+射频功放的电路实现声光调制器的驱动与控制调制，有利于原子自旋惯性测量装置的小型化。

本发明的技术方案如下：

用于小型原子自旋惯性测量装置的检测光功率调制系统，其特征在于，包括基于声光调制器AOM的激光功率调制光路，所述声光调制器AOM连接电路系统，所述电路系统分别连接光电探测器和上位机，所述声光调制器AOM的左侧输入光路连接半导体激光器，所述光电探测器通过设置在所述声光调制器AOM右侧输出光路上的偏振分光棱镜采集光信号，所述电路系统中的FPGA模块通过包含DDS模块的AOM驱动模块对所述声光调制器AOM进行反馈控制以实现激光功率的稳定和功率方波调制，所述FPGA模块通过模数转换模块ADC连接所述光电探测器。

所述DDS模块采用型号为AD9910的DDS芯片，所述DDS芯片依次通过低通滤波电路和功率放大电路连接所述声光调制器AOM，所述FPGA模块上配置有AD9910驱动程序，所述AD9910驱动程序依次通过PID控制程序和DSP程序连接所述ADC驱动程序。

AD9910芯片连接晶振，并通过PLL_LOOP_FILTER引脚连接环路滤波电路，所述AD9910芯片的差分输出VOUT+端和VOUT-端分别连接双端转单端电路，所述双端转单端电路的输出端OUTPUT连接所述低通滤波电路。

FPGA通过SCLK引脚、CS_n引脚、IO_UPDATE引脚、IO_RESET引脚、SDIO引脚、MASTER_RESET引脚、D[15:0]引脚、F[1:0]引脚、TxENABLE引脚与AD9910通信，其中MSATER_RESET、SDIO、IO_RESET、IO_UPDATE、CS_n和SCLK引脚为串行接口，实现FPGA对AD9910的初始化配置和输出信号的相位与频率设置；D[15:0]、F[1:0]和TxENABLE为并行接口，实现FPGA对AD9910输出信号的幅值控制，AD9910内部集成有锁相环PLL。