[发明专利]一种用于冷原子干涉仪的单激光源光纤激光系统

说明书

本发明涉及一种用于冷原子干涉仪的单激光源光纤激光系统，包括激光源，在激光源的激光输出方向上依次设有调制放大模块、倍频模块和激光分束模块，在激光分束模块的激光分束方向上设有稳频模块，该稳频模块的信号输出端与激光源的输入端相连接。本发明采用单激光源，实现了激光频差大于6.834GHz的干涉仪激光系统设计；采用通讯波段的光纤激光器和放大器以及光纤元器件，增强了稳定性和环境适应性，更适合小型化、集成化需求；巧妙设计分光系统，提高激光功率利用率。

技术领域

本发明属于原子精密测量技术领域，涉及光纤激光系统，尤其是一种用于冷原子干涉仪的单激光源光纤激光系统。

背景技术

在原子精密测量研究中，冷原子干涉具有重要的应用。基于冷原子干涉的冷原子重力仪和陀螺仪在重力和转动测量中有极高的测量精度，表现出了极大的发展潜力。但是由于冷原子干涉仪庞大的真空系统、复杂的光路系统和电路系统，其可搬移和动态测量难度极高。近年来，随着激光器技术、光学元器件技术和原子操控技术的不断发展，国内外多个小组开展了可搬移的冷原子重力仪和陀螺仪研制。

激光系统小型化和集成化是冷原子干涉仪可搬移和动态测量的基础。但是由于冷原子干涉仪需要冷却光、探测光、再泵浦光、吹走光和拉曼光等多种频率的激光，且各种激光均需实现实时快速开关，激光系统不可避免的需要使个激光器和多种光学元器件实现各种激光的输出和实时控制。在传统的冷原子干涉仪激光系统中，多使用两台激光器分别实现拉曼激光中所需的两种不同的激光频率需求，同时通过声光调制器移频实现冷却光、再泵浦光、探测光以及吹走光的产生和实时控制，这是由于拉曼光所需的两种频率差在GHz量级，一台激光器极难实现两种频率激光的输出和实时控制。

随着光学技术的发展，光学器件小型化技术越来越成熟，冷原子干涉仪中激光器的体积和数量已经成为限制激光系统小型化的最主要因素。因此，自主研制小型化激光器和合理设计激光系统，减少激光器的使用数量是目前激光系统小型化的关键。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种适合小型化、集成化需求的用于冷原子干涉仪的单激光源光纤激光系统。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种用于冷原子干涉仪的单激光源光纤激光系统，包括激光源，在激光源的激光输出方向上依次设有调制放大模块、倍频模块和激光分束模块，在激光分束模块的激光分束方向上设有稳频模块，该稳频模块的信号输出端与激光源的输入端相连接。

而且，所述激光源包括光纤激光器和光纤隔离器，所述光纤激光器的信号输入端与稳频模块的信号输出端相连，在光纤激光器的激光输出方向上设有光纤隔离器，该光纤隔离器的激光输出方向上设有调制放大模块。

而且，所述调制放大模块包括光纤电光调制器和光纤放大器，所述光纤电光调制器和光纤放大器依次设置在激光源的激光输出方向上。

而且，所述倍频模块包括第一光纤准直器、第一聚焦透镜、周期极化PPLN晶体、第二聚焦透镜、带宽分束镜和光学DUMP，所述第一光纤准直器、第一聚焦透镜、周期极化PPLN晶体、第二聚焦透镜和带宽分束镜依次设置在调制放大模块的激光输出方向上，所述光学DUMP设置在带宽分束镜的激光透射方向上，所述激光分束模块设置在宽带分束镜的激光反射方向上。