【技术实现步骤摘要】
一种抽运激光的光束整形方法及装置
[0001]本专利技术属于SERF(Spin
‑
Exchange Relaxation
‑
Free，无自旋交换弛豫)态原子超高灵敏惯性测量
，具体涉及一种优化抽运激光系统中激光的光束整形方法及装置。
技术介绍
[0002]基于SERF可以实现超高灵敏度惯性测量，超高灵敏度惯性测量装置主要包括：碱金属气室、磁场屏蔽系统、驱动激光系统和检测激光系统。在惯性测量时，核子弛豫时间、核子极化率、核子与电子的自旋交换速率是惯性测量装置的关键参数，气室内核子极化率与激光信号强度成正比，通过提高核子极化率以及降低原子弛豫来增强激光信号，可以突破惯性测量装置的灵敏度。在超高灵敏度惯性测量装置中，激光覆盖整个敏感元件气室，如果抽运激光光斑不均匀，会直接导致电子极化率不均匀，影响核磁共振惯性测量装置的零偏稳定性和角度随机游走，进而降低整体系统的灵敏度。将抽运激光的高斯光束通过光束整形，改善抽运激光的质量，得到高强均匀光束，可以避免由于抽运激光产生的横向极化率梯度引起的极化...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种抽运激光的光束整形方法，其特征在于，包括如下步骤，S1，对激光器发出的光束进行初步整形，得到初整光束；采用光束质量分析仪对所述初整光束进行分析，得到所述初整光束的光强信息、束腰半径信息以及特定距离的光斑尺寸和光斑形状信息；S2，利用液晶空间光调制器的液晶分子的双折射效应、电光特性和能量守恒定律，将所述初整光束的光强信息、束腰半径信息以及特定距离的光斑尺寸和光斑形状信息输入高斯光束构建模型得到理想高斯光束；S3，将所述理想高斯光束输入高斯光束整形模型，得到理想均匀光束；S4，将所述初整光束与所述理想均匀光束在光束整形优化算法中进行相关性分析，将随机式得所述初整光束转为区间划分的第一均匀光束，并得到区间划分的第一均匀光束的相位信息图；所述均匀光束整形优化算法为在GS算法基础上进行的改进优化算法；S5，将所述区间划分的第一均匀光束的相位信息图经过相位与灰度的调制程序后，得到其灰度信息图，将该灰度信息图加载到液晶空间光调制器，得到第二均匀光束；S6，将所述第二均匀光束经过4f滤波系统处理得到优化后的均匀平顶光束，所述优化后的均匀平顶光束的均匀性不低于理想均匀光束均匀性的90％；S7，将所述优化后的均匀光束通过准直镜、扩束操作进行校准，然后送入碱金属气室。2.根据权利要求1所述抽运激光的光束整形方法，其特征在于，所述均匀光束整形优化算法为在GS算法基础上进行的改进优化算法，包括如下步骤：S4.1，将光束光强分布的整个区间定义为完整区间Z，所述完整区间Z分为规定区间G和其他区间Q，所述规定区间G为所期望的光束光强分布所在的区间；引入用来调节所述规定区间和所述其他区间范围的比例因子自由度μ；S4.2，将所述初整光束振幅分布视为第一入射光场振幅分布，所述理想均匀光束视为最终出射光场分布；已知初整光束振幅分布为f0(x
m
,y
m
)，规定区间G内的初整光束振幅分布为f
G(0)
(x
m
,y
m
)，其他区间Q内的初整光束振幅分布为f
Q(0)
(x
m
,y
m
)；理想均匀光束振幅分布为g
(0)
(x
n
,y
n
)，规定区间G内的理想均匀光束振幅分布为g
G(0)
(x
n
,y
n
)，其他区间Q内的理想均匀光束振幅分布为g
Q(0)
(x
n
,y
n
)；S4.3，每次迭代均随机生成初始相位入射光场分布可表示为：其中，k为迭代次数，k＝1，2，3，4
……
；且k>1时，；且k>1时，或S4.4，由于在夫琅和费衍射和透镜聚焦模型中，入射光场分布和出射光场分布之间存在可逆变换关系；对入射光场分布进行傅里叶变换，得到：进而计算出射光场相位
S4.5，将上式中，规定区间G内的振幅F
G
(x
n
,y
n
)，用比例因子自由度μ乘以g
G
(x
n
,y
n
)代替，其他区间Q内的振幅F
Q
(x
n
,y
n
)用(1
‑
μ)乘以f
Q
(x
m
,y
m
)代替，得到出射光场：S4.6，对所述出...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟跃阳，陈旭，房秀杰，刘颖，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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