[发明专利]一种抑制原子自旋进动检测光功率波动装置与方法

说明书

本发明公开了一种抑制原子自旋进动检测光功率波动装置与方法，包括半导体激光器、光电隔离器、1/2波片、偏振分光棱镜、分光棱镜、光旋角检测系统、第一光电探测器、第二光电探测器、数据采集系统和数据处理系统，本发明利用BS得到支路光强，得到做商之后的信号并对其进行傅里叶变化分析，有效抑制了光功率波动的影响，提高了SERF磁强计检测的精确度和灵敏度本发明未加入激光器稳功率的附加调制装置，避免在SERF磁强计装置中引入复杂光路。本发明装置简单，无需复杂操作，大幅降低了成本。

技术领域

本发明涉及半导体激光器功率稳定领域，特别涉及一种抑制原子自旋进动检测光功率波动装置与方法。

背景技术

半导体激光器是实现无自旋交换弛豫(Spin-Exchange Relaxation Free, SERF)磁强计装置超高灵敏原子自旋磁场测量的关键器件。激光器的功率受外部温度、湿度等环境因素影响会出现波动，直接影响原子自旋进动信号大小，最终影响SERF磁强计装置的灵敏度。抑制激光器输出光功率的波动对SERF磁强计装置的性能提高有至关重要的作用。

常见的半导体激光器功率稳定方法可分为激光器内部稳功率和外部稳功率两大类，激光器内部稳功率主要是通过稳定激光器内部的驱动电流与温度实现激光功率稳定；激光器外部稳功率是将激光器发射出来的激光，经过某些特定物质，使激光的特性发生改变。通过控制这些特定物质，进而实现对激光功率的控制。常见的方法有电光调制法、法拉第调制法、液晶相位延迟器法和声光调制法等。

激光器内部稳功率系统简单，但对激光功率的稳定度不高。激光器外部功率稳定技术对激光功率的稳定度高，但系统较为复杂，成本高，并且会引入其他因素的干扰。因此，需要一种用于SERF磁强计的激光功率波动抑制方法，以解决在检测系统中半导体激光功率不稳定的现象，从而进一步提高SERF磁强计磁场测量的检测灵敏度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑制原子自旋进动检测光功率波动装置与方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开了一种抑制原子自旋进动检测光功率波动装置，包括半导体激光器、光电隔离器、1/2波片、偏振分光棱镜、分光棱镜、光旋角检测系统、第一光电探测器、第二光电探测器、数据采集系统和数据处理系统，所述光电隔离器、1/2波片、偏振分光棱镜、分光棱镜、光旋角检测系统和第一光电探测器依次布置在所述半导体激光器发出的激光束路径上，所述光旋角检测系统包括沿光路依次布置的第一格兰棱镜、气室、第二格兰棱镜，激光束经过所述分光棱镜后的反射光方向布置有第二光电探测器，所述第一光电探测器和所述第二光电探测器电信连接有数据采集系统，所述数据采集系统电信连接有数据处理系统。

作为优选的，所述半导体激光器为波长使用770nm的窄线宽半导体激光器，所述半导体激光器的控制电流为正常工作电流的110％~150%。

作为优选的，所述1/2波片和偏振分光棱镜将所述半导体激光器发出的激光束转化为功率可调的线偏振光。

作为优选的，所述偏振分光棱镜将主路激光束分为两束，所述1/2波片用于调节偏振分光棱镜的分光比。

作为优选的，所述偏振分光棱镜的分光比为1：9，所述分光棱镜的分光比为3：7。

作为优选的，经所述光旋角检测系统中第二格兰棱镜出射的携带光旋角信息的激光经第一光电探测器转化为电信号，进入数据采集系统作为待测信号，所述分光棱镜的反射光经第二光电探测器转化为电信号，进入数据采集系统作为参考信号，所述数据采集系统将采集到的测量信号和参考信号发送给所述数据处理系统进行数据处理，在控制端将待测信号和参考信号做商，对做商所得信号进行傅里叶变换分析。

本发明还公开了一种抑制原子自旋进动检测光功率波动方法，包括如下步骤：