The pumping light modulation and demodulation system and method applied to the atomic spin precession detection, the signal processor generates a sine wave or square wave voltage signal to the modulator, the pump light intensity, wavelength modulation of the electronic polarization of alkali metal atom ratio is modulated by the digital lock-in amplifier to demodulate signal to the first harmonic in the light of the detection to realize measurement of atomic spin precession signal. The invention improves the anti-interference ability of the system, reduce the atomic spin precession angle in the measurement process due to measurement error caused by the instability of the external temperature, which can improve the long time stability of the system, can be used for precision measurement of atomic spin gyroscope, atomic spin magnetometer instrument for optical polarization angle, but also conducive to miniaturization atomic spin gyroscope.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于涉及原子自旋陀螺调制解调信号方法
,具体涉及一种适合于SERF原子自旋陀螺的原子自旋进动检测抽运光调制解调系统及方法。
技术介绍
原子自旋进动信号是低频微弱信号,对信号物理量的调制解调可以减小噪声影响。目前针对SERF原子自旋陀螺的原子进动的调制解调检测方法,主要包括两种:光弹调制解调方法、法拉第调制解调方法。光弹调制解调方法主要应用了PEM光弹调制器对检测光进行相位调制,通过电压驱动的压电材料在各向同性的光弹晶体材料上施加周期性机械力,使光弹晶体材料产生共振从而产生周期性变化的双折射,光通过后其相位延迟量被调制。光弹晶体材料消光比较低,造成检测灵敏度降低,并且光路比较复杂,不利于系统小型化。法拉第调制解调方法主要应用了法拉第调制器对检测光进行偏振方向调制,入射光经过法拉第调制器后,由于法拉第效应线偏振面偏转一定角度,然后与原子自旋进动发生相互作用。该方法受光强、法拉第晶体本身特性的影响,导致SERF原子自旋陀螺的标度因数不稳定和其他偏置误差,并且不利于系统的小型化。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种应用于原子自旋进动检测的抽运光调制解调系统及方法,直接对原子极化率进行调制,显著提高了系统的抗环境干扰能力,从而提高了系统的长时间稳定性,并有利于系统小型化。本专利技术的技术解决方案是:一种应用于原子自旋进动检测的抽运光调制解调系统,由磁屏蔽层(20)、烤箱(19)、碱金属气室(18)、锁相放大器(16)和信号处理器(17)组成。用信号处理器(17)生成一定频率的正弦波电压信号或方波电压信号作用于第一调制器(2),对抽运光光 ...
【技术保护点】
一种应用于原子自旋进动检测的抽运光调制解调系统,其特征在于:包括磁屏蔽层(20)、烤箱(19)、碱金属气室(18)、锁相放大器(16)和信号处理器(17);用信号处理器(17)生成一定频率的正弦波电压信号或方波电压信号作用于第一调制器(2),对抽运光光强或波长进行调制;抽运光由抽运光激光器(1)发出,依次通过第一调制器(2)、第一1/2波片(3)、第一偏振分光棱镜(4),而后分为两束光,第一束光依次经过第一起偏器(6)、第二1/2波片(7)、1/4波片(8)、碱金属气室(18)、第二光电探测器(9);第二束光经过第一光电探测器(5),光信号被转换成电流信号输送给信号处理器(17)用于光强或波长的测量及反馈控制,信号处理器(17)产生控制信号作用于第一调制器(2)上,用于光强或波长的调制;检测光由检测光激光器(10)发出,依次通过第二调制器(11)、第三1/2波片(12)、第二起偏器(13)、碱金属气室(18)、检偏器(14)、第三光电探测器(15),最后经过锁相放大器(16)解调,信号输送到信号处理器(17)。
【技术特征摘要】
1.一种应用于原子自旋进动检测的抽运光调制解调系统,其特征在于:包括磁屏蔽层(20)、烤箱(19)、碱金属气室(18)、锁相放大器(16)和信号处理器(17);用信号处理器(17)生成一定频率的正弦波电压信号或方波电压信号作用于第一调制器(2),对抽运光光强或波长进行调制;抽运光由抽运光激光器(1)发出,依次通过第一调制器(2)、第一1/2波片(3)、第一偏振分光棱镜(4),而后分为两束光,第一束光依次经过第一起偏器(6)、第二1/2波片(7)、1/4波片(8)、碱金属气室(18)、第二光电探测器(9);第二束光经过第一光电探测器(5),光信号被转换成电流信号输送给信号处理器(17)用于光强或波长的测量及反馈控制,信号处理器(17)产生控制信号作用于第一调制器(2)上,用于光强或波长的调制;检测光由检测光激光器(10)发出,依次通过第二调制器(11)、第三1/2波片(12)、第二起偏器(13)、碱金属气室(18)、检偏器(14)、第三光电探测器(15),最后经过锁相放大器(16)解调,信号输送到信号处理器(17)。2.根据权利要求1所述的一种应用于原子自旋进动检测的抽运光调制解调系统,其特征在于:所述抽运光光路中的第一调制器(2)可以选用噪声衰减器、电光调制器或者声光调制器,用于激光光强调制,第一调制器(2)也可以选用声光调制器,实现激光波长的调制。3.根据权利要求1所述的一种应用于原子自旋进动检测的抽运光调制解调系统,其特征在于:所述抽运光和检测光传播方向相互垂直。4.一种应用于原子自旋进动检测的抽运光调制解调方法,其特征在于包括以下步骤:(1)用信号处理器(17)生成一定频率的正弦波电压信号或方波电压信号作用于第一调制器(2),对抽运光光强或波长进行调制;(2)为了使步骤(1)中的抽运光调制稳定,需对抽运光光强或波长信号进行PID闭环控制,用第二光电探测器(9)探测的光作为反馈量,或者用第一光电探测器(5)探测的光...
【专利技术属性】
技术研发人员:房建成,邢力,李茹杰,全伟,范文峰,姜丽伟,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。