[发明专利]一种适用于冷原子干涉精密测量的双激光器系统

权利要求书

1.一种适用于冷原子干涉精密测量的双激光器系统，包括：

主激光器、主激光器稳频模块、第一分束模块和第一移频分束单元，用于提供回泵光和拉曼主激光；

从激光器、从激光器锁相稳频模块、第二分束模块、激光放大器、第二移频分束单元，用于提供拉曼从激光、以及冷却光、探测光、清除光、态制备光；

拉曼主激光和拉曼从激光先经拉曼合束单元合束，一部分合束后的激光进入从激光器锁相稳频模块的光电探测器作拍频，用于从激光器的锁相；另一部分合束后的激光进入拉曼光移频单元负向移频产生测量所需拉曼激光；主激光器输出的激光经第一分束模块分为三路；

第一路激光经主激光器稳频模块对主激光器进行稳频；

第二路激光直接经过第一移频分束模块获得回泵光；

第三路激光输入拉曼激光合束单元；

从激光器输出的激光经第二分束模块分为第四路激光和第五路激光；

第四路激光输入拉曼激光合束单元，与主激光器分出的第三路激光先合束再分束为第六路激光和第七路激光；第六路激光作为拍频光信号进入从激光器锁相稳频模块；第七路激光经拉曼光移频单元，得到拉曼激光；

第五路激光作为种子光进入激光放大器放大后进入第二移频分束单元，经λ/2波片、偏振分光棱镜后分为第八路激光和第九路激光；

第八路激光经λ/2波片、反射镜、偏振分光棱镜后经过第一声光调制器，再经1/4波片后由反射镜反射，反射的激光经1/4波片、第一声光调制器、偏振分光棱镜后得到冷却光；

第九路激光经λ/2波片、偏振分光棱镜后分为第十路激光和第十一路激光；

第十路激光经反射镜、偏振分光棱镜后经过第二声光调制器，接着经1/4波片由反射镜反射，反射后的激光经1/4波片、第二声光调制器、偏振分光棱镜、第三声光调制器、λ/2波片、反射镜、偏振分光棱镜分为两路，一路激光作为清除光，另一路激光经反射镜作为探测光；

第十一路激光经λ/2波片、偏振分光棱镜后分为第十二路激光和第十三路激光；第十三路激光传输至光挡；第十二路激光经λ/2波片、反射镜、偏振分光棱镜后经过第四声光调制器，再经1/4波片由反射镜反射，反射后的激光经1/4波片、第四声光调制器、偏振分光棱镜，得到态制备光。

2.如权利要求1所述的双激光器系统，在原子态制备阶段，从激光器的输出激光频率为拉曼从激光所需频率，而原子态制备阶段的清除光和态制备光通过声光调制器移频获得。

3.如权利要求1所述的双激光器系统，主激光器稳频模块包括第五声光调制器和调制转移光谱光路；第一路激光经过第五声光调制器正向移频，正向移频后的激光经偏振分光棱镜分为两路，一路激光为探测光，另一路激光作为泵浦光进入电光调制器EOM获得调制；

获得调制的泵浦光与对打的探测光在铷泡中重合并发生四波混频作用后将调制转移给探测光，获得调制转移的探测光进入光电探测器，光电探测器信号经解调后获得锁频误差信号；

在铷泡上，沿探测光偏振方向加偏置磁场，使得锁频误差信号得到优化，更稳定地锁定主激光器。

4.如权利要求1所述的双激光器系统，第六路激光进入光电探测器，光电探测器的拍频电信号经过低相噪微波放大器放大后与低相噪微波源输出的微波信号f1在混频器中进行混频，混频后的信号进入锁相模块的信号输入端口，低相位噪声信号源输出信号f2作用到锁相模块的外部参考信号输入端口，锁相模块的锁相输出信号作用到从激光器电流调制端口进行锁相。

5.如权利要求1或4所述的双激光器系统，在整个测量时序中，通过改变低相噪微波信号源的输出频率f1，或通过改变锁相模块外部参考信号输入频率f2来实现从激光器在冷却光和拉曼从激光两种工作频率的切换；原子冷却阶段的扫频和拉曼干涉阶段为了补偿多普勒效应引入的扫频通过改变f1或f2来实现。

6.如权利要求1或3所述的双激光器系统，拉曼光移频单元包含第六声光调制器，用于拉曼激光负向移频；

第一移频分束单元包含第七声光调制器，用于第二路激光的正向移频。

7.如权利要求1或3所述的双激光器系统，第一声光调制器、第二声光调制器、第三声光调制器、第四声光调制器、第六声光调制器、第七声光调制器的驱动频率相同。