基于单频光纤激光器的模块化冷原子干涉激光系统技术方案

本申请涉及一种基于单频光纤激光器的模块化冷原子干涉激光系统。所述系统包括：第一激光器为光源的第一光路、第二激光器为光源的第二光路、自适应拍频锁定模块以及功率比稳定模块，第一光路包括：第一激光器、稳频模块、第一放大倍频模块和吹散光输出模块；吹散光输出模块包括：0移频声光调制器；第二光路包括：第二激光器、单边带调制模块、第二放大倍频模块以及功率稳定输出模块。采用本系统能够实现模块化冷原子干涉激光系统。块化冷原子干涉激光系统。块化冷原子干涉激光系统。

【技术实现步骤摘要】
基于单频光纤激光器的模块化冷原子干涉激光系统


[0001]本申请涉及冷原子干涉仪
，特别是涉及一种基于单频光纤激光器的模块化冷原子干涉激光系统。

技术介绍

[0002]原子干涉重力仪具有高精度、高灵敏度的特点，能够提供μGal量级的绝对重力加速度值，是获取高精度重力信息的重要仪器之一，具有重要研究价值和广阔的应用前景。
[0003]当前，原子干涉重力测量理论已趋成熟，但在系统关键技术上亟需进行深入的实用化创新研究和改进。激光光源系统作为操控原子的有效手段，是原子干涉重力仪的激励源头。激光光源系统的设计水平将直接影响原子干涉重力仪的测量性能、使用模式和运输方式。目前，对于原子干涉重力仪的仪器化和推广转化而言，尤其需要小型化、模块化的集成设计来满足未来的远程可移动、产品化和实用化要求。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于单频光纤激光器的模块化冷原子干涉激光系统。
[0005]一种基于单频光纤激光器的模块化冷原子干涉激光系统，所述系统包括：
[0006]所述系统包括：第一激光器为光源的第一光路、第二激光器为光源的第二光路、自适应拍频锁定模块以及功率比稳定模块；
[0007]所述第一光路包括：第一激光器、稳频模块、第一放大倍频模块和吹散光输出模块；所述吹散光输出模块包括：0移频声光调制器；
[0008]所述第二光路包括：第二激光器、单边带调制模块、第二放大倍频模块以及功率稳定输出模块；
[0009]所述第一激光器输出的激光，由第一光纤耦合器分为两束，其中一束输入第一放大倍频模块，另一束输入至所述自适应拍频锁定模块，所述第一放大倍频模块对激光进行倍频后，输出至第二光纤耦合器，由第二光纤耦合器分为两束，其中一束输入至稳频模块，另一束输入至第三光纤耦合器，由第三光纤耦合器分为两束，其中一束输入至吹散光输出模块，通过0移频声光调制器的开关控制输出吹散光，另一束，输入至功率比稳定模块；
[0010]所述第二激光器输出的激光，由第四光纤耦合器分为两束，其中一束输出至单边带调制模块，另一束输入至自适应拍频锁定模块，所述第一光纤耦合器输出的激光和所述第四光纤耦合器输出的激光在第五光纤耦合器进行耦合，用于自适应拍频；所述单边带调制模块输出激光依次通过所述第二放大倍频模块和所述功率稳定输出模块，所述功率稳定输出模块输出的0阶输出传输至所述功率比稳定模块进行功率稳定，所述功率稳定输出模块的主输出输出冷却光、回泵光、拉曼光以及探测光。
[0011]在其中一个实施例中，所述自适应拍频锁定模块包括：上移频声光调制器和跳频自适应的拍频锁定模块；所述第一光纤耦合器输入至自适应拍频锁定模块的激光，由所述
上移频声光调制器进行上移频后，通过所述第五光纤耦合器进行耦合至所述跳频自适应的拍频锁定模块。
[0012]在其中一个实施例中，所述稳频模块将Rb
87
稳频在F＝2
→
F
′
＝3。
[0013]在其中一个实施例中，所述第一激光器和所述第二激光器输出1560nm的激光。
[0014]在其中一个实施例中，所述放大倍频模块包括：光纤放大器和倍频晶体。
[0015]在其中一个实施例中，所述功率稳定输出模块包括：集成封装的光学模块、至少四个光纤接口以及至少三个电信号接口；
[0016]所述光学模块包括：光准直器、起偏器、第一声光晶体、分束器、光电探测器、第二声光晶体、第六光纤耦合器、第七光纤耦合器以及第三光耦合器；
[0017]所述光纤接口包括：光纤输入端口、零移频监测输出端口、低移频光输出端口以及高移频光输出端口；
[0018]所述电信号接口包括：第一微波驱动接口、第二微波驱动接口以及信号采集口；
[0019]入射光由所述光纤输入端口输入，分别经过所述光准直器和所述起偏器得到线偏振光，所述线偏振光输入所述第一声光晶体，所述第一声光晶体通过所述第一微波驱动接口加载外部第一微波驱动模块，所述第一微波驱动模块给所述第一声光晶体提供第一驱动信号，得到0阶衍射光和
±
1阶衍射光，所述0阶衍射光经由所述第六光纤耦合器后，由所述零移频监测输出端口输出，作为0阶输出；所述
±
1阶衍射光经过所述分束器后，反射光输入至所述光电探测器将光信号转化为电信号，所述电信号由所述信号采集口输出至外部PID控制器，所述PID控制器与所述第一微波驱动模块连接，所述第一声光晶体、所述分束器、所述PID控制器与所述第一微波驱动模块组成反馈回路；透射光输入至所述第二声光晶体，所述第二声光晶体通过第二微波驱动接口加载第二微波驱动模块，所述第二微波驱动模块给所述第二声光晶体提供第二驱动信号，得到
±
1阶衍射光和阶衍射光；所述阶衍射光经由第七光纤耦合器后，由低移频光输出端口输出，所述
±
1阶衍射光经由所述第三光耦合器后，由高移频光输出端口输出。
[0020]在其中一个实施例中，所述分束器为消偏振分束器，所述消偏振分束器为直平行六面体消偏振分束器；所述
±
1阶衍射光以入射角45
°
进入所述直平行六面体消偏振分束器。
[0021]在其中一个实施例中，所述直平行六面体消偏振分束器的分光比满足：
[0022]|T
s
‑
T
P
|＜ξ和|R
s
‑
R
P
|＜ξ
[0023]其中，T
P
和T
S
分别表示S偏振光和P偏振光的透射光，R
S
和R
P
分别表示S偏振光和P偏振光的反射光，并且T
s
/R
s
≥50。
[0024]在其中一个实施例中，所述第一微波驱动模块和所述第二微波驱动模块均包括开启状态和关闭状态，所述开启状态下为第一声光晶体和/或第二声光晶体提供驱动信号，以此通过控制第一微波驱动模块和所述第二微波驱动模块均包括开启状态和关闭状态，实现0阶衍射光、
±
1阶衍射光和阶衍射光输出。
[0025]上述基于单频光纤激光器的模块化冷原子干涉激光系统，首先，整个系统采用模块化设计，各个部件实现可替换连接，另外，在光路上，通过设置0移频声光调制器，可以控制输出满足能量要求的吹散光，以及通过自适应拍频锁定模块可以实现拍频范围内可控。
附图说明
[0026]图1为一个实施例中基于单频光纤激光器的模块化冷原子干涉激光系统的示意性结构图；
[0027]图2为一个实施例中功率稳定输出模块的结构示意图；
[0028]图3为另一个实施例中基于单频光纤激光器的模块化冷原子干涉激光系统的示意性结构图；
[0029]图4为另一个实施例中冷原子干涉仪的原理示意图；
[0030]图5为一个实施例中激光成分输出时序图。
具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单频光纤激光器的模块化冷原子干涉激光系统，其特征在于，所述系统包括：第一激光器为光源的第一光路、第二激光器为光源的第二光路、自适应拍频锁定模块以及功率比稳定模块；所述第一光路包括：第一激光器、稳频模块、第一放大倍频模块和吹散光输出模块；所述吹散光输出模块包括：0移频声光调制器；所述第二光路包括：第二激光器、单边带调制模块、第二放大倍频模块以及功率稳定输出模块；所述第一激光器输出的激光，由第一光纤耦合器分为两束，其中一束输入第一放大倍频模块，另一束输入至所述自适应拍频锁定模块，所述第一放大倍频模块对激光进行倍频后，输出至第二光纤耦合器，由第二光纤耦合器分为两束，其中一束输入至稳频模块，另一束输入至第三光纤耦合器，由第三光纤耦合器分为两束，其中一束输入至吹散光输出模块，通过0移频声光调制器的开关控制输出吹散光，另一束，输入至功率比稳定模块；所述第二激光器输出的激光，由第四光纤耦合器分为两束，其中一束输出至单边带调制模块，另一束输入至自适应拍频锁定模块，所述第一光纤耦合器输出的激光和所述第四光纤耦合器输出的激光在第五光纤耦合器进行耦合，用于自适应拍频；所述单边带调制模块输出激光依次通过所述第二放大倍频模块和所述功率稳定输出模块，所述功率稳定输出模块输出的0阶输出传输至所述功率比稳定模块进行功率稳定，所述功率稳定输出模块的主输出输出冷却光、回泵光、拉曼光以及探测光。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述自适应拍频锁定模块包括：上移频声光调制器和跳频自适应的拍频锁定模块；所述第一光纤耦合器输入至自适应拍频锁定模块的激光，由所述上移频声光调制器进行上移频后，通过所述第五光纤耦合器进行耦合至所述跳频自适应的拍频锁定模块。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述稳频模块将Rb
87
稳频在F＝2
→
F
′
＝3。4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第一激光器和所述第二激光器输出1560nm的激光。5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述放大倍频模块包括：光纤放大器和倍频晶体。6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述功率稳定输出模块包括：集成封装的光学模块、至少四个光纤接口以及至少三个电信号接口；所述光学模块包括：光准直器、起偏器、第一声光晶体、分束器、光电探测器、第二声光晶体、第六光纤耦合器、第七光纤耦合器以及第三光耦合器；所述光纤接口包括：光纤输入端口、零移频监测输出端口、低移频光输出端口以及高移频光输出端口；所述电信号接口包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国超，杨俊，朱凌晓，颜树华，王亚宁，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：