【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冷原子干涉精密测量，涉及一种提高冷原子重力仪光频移稳定性的光学系统。
技术介绍
1、冷原子重力仪通过拉曼光操纵原子团，实现高精度绝对重力测量。在众多产生拉曼光的方案中，通过电光调制器eom产生的边带组成相干拉曼光是最容易实现的方案。该方案激光系统简单，体积小重量轻，是最适合野外重力测量的方案，缺点在于多余的边带也可以组成相干光，对重力测量结果造成影响，射频功率波动可能导致边带功率配比发生变化。
2、拉曼光作用在原子上时，会引起原子能级发生交流斯塔克（ac-stark）频移，又叫光频移，两个基态原子能级都会发生能级移动，组成总的光频移，引入额外的相位偏差，重力测量之前，通过光频移校正过程来消除光频移，光频移的稳定性影响光频移校正精度与效率，后续的重力测量过程中，光频移会随环境温度等的变化而波动，影响重力测量的精度和稳定性，而光频移的稳定性与拉曼光的光功率，偏振以及不同频率激光之间的功率配比息息相关。
3、拉曼光不同频率激光之间的功率配比主要由eom的温度和驱动电光调制器eom的射频功率决定，拉曼光的功率主要受空间光路中的声光调制器aom的调制，拉曼光的偏振和光路中的每个器件息息相关。在野外环境中进行重力测量，环境温度通常是不断变化的，射频功率，光功率以及偏振也随之变化，引起光频移变化，最终导致重力测量精度的下降。
4、目前的冷原子系统中，通常只对拉曼光做光功率稳定，偏振以及不同频率拉曼光的功率比的稳定性同样影响光频移的稳定性，在野外测量过程中，后两项的不稳定将会被放大，成为影响野外
技术实现思路
1、本专利技术的目的是根据现有技术的不足，设计一种提高冷原子重力仪光频移稳定性的光学系统。
2、为了实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高冷原子重力仪光频移稳定性的光学系统，包括位于同一光轴上的激光器、电光调制器eom、光纤耦合头一、光纤、光纤耦合头二、声光调制器aom、反射镜一、1/4λ波片、半波片、第一偏振分光棱镜pbs、液晶相位延迟器和反射镜二，还包括分别与电光调制器eom、声光调制器aom和液晶相位延迟器连接的eom射频源、aom射频源和液晶相位延迟器电源；所述的eom射频源依次连接功分器一和功分器二后连接电光调制器eom，功分器一和功分器二上分别连接射频功率采集器一和射频功率采集器二，所述的射频功率采集器一和射频功率采集器二通过射频功率稳定模块连接eom射频源；所述的aom射频源上还连接有光功率稳定模块，所述的第一偏振分光棱镜pbs和液晶相位延迟器之间依次设置有分束镜一和分束镜二，所述的分束镜一和分束镜二分别通过第一光电探测器pd和第二光电探测器pd连接光功率稳定模块；所述的液晶相位延迟器电源连接第三光电探测器pd和第四光电探测器pd，所述的液晶相位延迟器后方设置有分束镜三，分束镜三的反射光路上设置有第二偏振分光棱镜pbs；激光器输出的激光经过电光调制器eom后产生拉曼干涉所需的相干拉曼光，经过光纤耦合头一以及光纤和光纤耦合头二传输到声光调制器aom移频以及调制，控制输出拉曼光的功率大小，经过反射镜一的光路折转，拉曼光经过1/4λ波片、半波片和第一偏振分光棱镜pbs，输出所需的线偏光，经过液晶相位延迟器传输到反射镜二上，拉曼光原路返回，在干涉区形成所需的两对相干拉曼光，操纵冷原子团完成干涉过程。
3、所述的一种提高冷原子重力仪光频移稳定性的光学系统，其1/4λ波片、半波片和第一偏振分光棱镜pbs位于液晶相位延迟器之前。
4、所述的一种提高冷原子重力仪光频移稳定性的光学系统，其液晶相位延迟器电源通过偏振稳定模块连接第三光电探测器pd和第四光电探测器pd。
5、本专利技术的有益效果是：
6、1，本专利技术通过拉曼光光功率，偏振以及不同频率组分功率配比稳定环路的建立，全方位提高了拉曼光的稳定性，保证了光频移的稳定性，提高光频移校正的精度与效率，提高冷原子重力仪重力测量的稳定性和精度；
7、2，本专利技术通过双反馈环路的实施减小环境温度变化以及振动冲击等干扰对冷原子重力测量的影响，更好的适应野外测量环境，扩展冷原子重力仪的应用场景；
8、3，本专利技术通过发展通用的拉曼光功率、频率以及不同频率组分功率配比稳定性的反馈环路方案，形成模块化设计，可以推广到整个量子精密测量领域，提高量子精密测量仪器的环境适应性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种提高冷原子重力仪光频移稳定性的光学系统，包括位于同一光轴上的激光器（1）、电光调制器EOM（2）、光纤耦合头一（3）、光纤（4）、光纤耦合头二（5）、声光调制器AOM（6）、反射镜一（7）、1/4λ波片（8）、半波片（9）、第一偏振分光棱镜PBS（10）、液晶相位延迟器（13）和反射镜二（16），还包括分别与电光调制器EOM（2）、声光调制器AOM（6）和液晶相位延迟器（13）连接的EOM射频源（17）、AOM射频源（26）和液晶相位延迟器电源（31）；其特征在于：所述的EOM射频源（17）依次连接功分器一（18）和功分器二（19）后连接电光调制器EOM（2），功分器一（18）和功分器二（19）上分别连接射频功率采集器一（20）和射频功率采集器二（21），所述的射频功率采集器一（20）和射频功率采集器二（21）通过射频功率稳定模块（22）连接EOM射频源（17）；所述的AOM射频源（26）上还连接有光功率稳定模块（25），所述的第一偏振分光棱镜PBS（10）和液晶相位延迟器（13）之间依次设置有分束镜一（11）和分束镜二（12），所述的分束镜一（11）和分束镜二（12）分
2.根据权利要求1所述的一种提高冷原子重力仪光频移稳定性的光学系统，其特征在于，所述的1/4λ波片（8）、半波片（9）和第一偏振分光棱镜PBS（10）位于液晶相位延迟器（13）之前。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高冷原子重力仪光频移稳定性的光学系统，其特征在于，所述的液晶相位延迟器电源（31）通过偏振稳定模块（30）连接第三光电探测器PD（28）和第四光电探测器PD（29）。
...【技术特征摘要】
1.一种提高冷原子重力仪光频移稳定性的光学系统，包括位于同一光轴上的激光器（1）、电光调制器eom（2）、光纤耦合头一（3）、光纤（4）、光纤耦合头二（5）、声光调制器aom（6）、反射镜一（7）、1/4λ波片（8）、半波片（9）、第一偏振分光棱镜pbs（10）、液晶相位延迟器（13）和反射镜二（16），还包括分别与电光调制器eom（2）、声光调制器aom（6）和液晶相位延迟器（13）连接的eom射频源（17）、aom射频源（26）和液晶相位延迟器电源（31）；其特征在于：所述的eom射频源（17）依次连接功分器一（18）和功分器二（19）后连接电光调制器eom（2），功分器一（18）和功分器二（19）上分别连接射频功率采集器一（20）和射频功率采集器二（21），所述的射频功率采集器一（20）和射频功率采集器二（21）通过射频功率稳定模块（22）连接eom射频源（17）；所述的aom射频源（26）上还连接有光功率稳定模块（25），所述的第一偏...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱金峰，张柯，周超，毛海岑，郭凡，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶集团有限公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：
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