[发明专利]基于径向磁场原子惯性测量系统中光强稳定性测试方法

说明书

本发明公开了一种基于径向磁场原子惯性测量系统中光强稳定性测试方法，采用以下步骤：S1、将含有碱金属和惰性气体的玻璃泡加热到120℃；S2、打开激光器调节输出频率到碱金属跃迁频率；S3、调节1/2波片和1/4波片，保证激光通过玻璃泡时为圆偏振态；S4、通过轴向线圈施加静磁场；S5、通过径向线圈施加补偿磁场，使得系统内的径向剩磁为零；S6、当激光器的功率波动时，通过径向线圈测量径向磁场的幅值；S7、根据径向磁场的幅值变化，得到激光器光强变化。本发明操作简单，不引入光电二极管及配套电路等额外的测量器件，有效避免光噪声和电噪声干扰，减小相位误差，提高原子惯性测量系统的精度，实现激光功率稳定性的测量，降低原子惯性测量系统的成本。

技术领域

本发明涉及光强检测技术领域，尤其涉及一种基于径向磁场原子惯性测量系统中光强稳定性测试方法。

背景技术

原子惯性测量系统依赖于原子与原子之间、光与原子之间的相互作用实现角动量传递进行惯性测量，包括无自旋交换弛豫陀螺仪、核磁共振陀螺仪。原子惯性测量系统通常需要使用一束激光极化原子，一束激光探测原子进动的变化。为了保证系统的稳定性，用来极化原子的激光功率必须保证尽量小的波动，所以激光功率稳定性直接影响原子惯性测量系统的精度。

目前原子惯性测量系统中光强稳定性测试多采用光电二极管接收激光，利用光电效应将光信号转化成电信号，再通过电路将光电流转化成电压并进一步放大。对于电路的输出信号，存在光电转化的噪声和电路噪声。并且使用光电二极管增加了系统器件，电路控制也存在干扰，增加原子惯性测量系统的复杂性和不稳定性。

目前实现小体积下的激光稳定技术都是用的光电探测器作为信号接收器，增大原子惯性测量系统的复杂性，提高成本，增加电路控制的难度。测量近红外连续光的光电二极管多使用硅作为材料，在没有光照的条件下会产生暗电流，暗电流的大小直接影响原子惯性测量单元的磁场梯度，从而磁化部分元件。同时暗电流的频率与制造工艺有关，且是随机的，当暗电流的频率与原子惯性测量系统的输出频率相同时，会对信号造成干扰，影响对惯性信息的提取。为了增大输出信号的信噪比，需要很高的光电转换效率，对于光电二极管的性能要求严苛，所以使用光电二极管直接增加原子惯性测量系统的成本。光电二极管的输出是光电流信号，需要经过电流-电压转换电路和放大电路将光电流信号转换为电压信号，再进行信号处理，这样的处理手段无法避免引入电路误差，进而影响原子惯性测量系统的精度。

因此，需要一种可以原位测量光强变化的方法，既减少系统器件的复杂性，又可以降低光电流的干扰。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供一种基于径向磁场原子惯性测量系统中光强稳定性测试方法。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

基于径向磁场原子惯性测量系统中光强稳定性测试方法，在激光器和含有碱金属和惰性气体的玻璃泡之间依次设置1/2波片和1/4波片，玻璃泡外侧设置径向线圈和轴向线圈，并采用以下步骤：

S1、将含有碱金属和惰性气体的玻璃泡加热到120℃；

S2、打开激光器调节输出频率到碱金属跃迁频率；

S3、调节1/2波片和1/4波片，保证激光通过玻璃泡时为圆偏振态；

S4、通过轴向线圈施加静磁场；

S5、通过径向线圈施加补偿磁场，使得系统内的径向剩磁为零；

S6、当激光器的功率波动时，通过径向线圈测量径向磁场的幅值；

S7、根据径向磁场的幅值变化，得到激光器光强变化。

上述的基于径向磁场原子惯性测量系统中光强稳定性测试方法，所述激光器采用分布式布拉格反射激光器。

上述的基于径向磁场原子惯性测量系统中光强稳定性测试方法，所述碱金属采用铷。