[发明专利]一种用于SERF陀螺仪双波片耦合探测光调制检测系统及方法

说明书

本发明涉及一种用于SERF陀螺仪双波片耦合探测光调制检测系统及方法。SERF陀螺仪信号检测通常为对经过碱金属气室线偏振光光旋角的检测。在使用电光调制器实现光旋角信号调制检测过程中，需要对电光调制器和λ/4波片装配角度精确的满足一定要求。本发明通过设计正交双λ/4波片耦合电光调制器光路，实现对探测光光旋角的调制检测，保证光旋角检测信号的信噪比。解决了调制光路中电光调制器和λ/4波片装配方位角精确控制以及探测光解调信号零位工作点调整的问题。

技术领域

本发明涉及一种用于SERF陀螺仪探测光调制检测系统及方法，属于陀螺仪信号检测技术领域。

背景技术

SERF陀螺仪是利用电子自旋定轴性敏感载体转动信息。其中一个重要技术就是对碱金属原子的电子自旋转动信号进行检测，而自旋转动的检测可反映为对线偏振光的光旋角检测。为了提高检测信号的信噪比，SERF陀螺仪信号可使用电光调制技术进行检测。但是通常使用诸如电光调制器、普克尔盒、光弹调制器等器件实现偏振方向调制时，调制器件装配的方位角会对调制结果造成影响。这对SERF陀螺仪小型化装配增加了一定难度。

另一方面，如需对解调后的检测信号零值工作点进行调整时，需要对调制器以及波片的装配方位角分别进行调整。这给SERF陀螺仪调制检测技术在工程化应用以及装配调试过程中带来极大的困难。本发明就是针对这一问题，实现了一种SERF陀螺仪小型化工程样机探测光调制检测技术，消除调制器安装方位角对调制结果的影响，简化对调制检测光路的装配与调试。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提出了一种用于SERF陀螺仪探测光调制检测系统及方法，采用小型化设计，实现在SERF陀螺仪探测光调制检测中消除调制器方位角对调制结果的影响，从而起到简化调制检测光路装配和调试的目的。

本发明所采用的技术方案为：

一种用于SERF陀螺仪双波片耦合探测光调制检测系统，包括：激光器、λ/2波片、功率稳定器、第一λ/4波片、电光调制器5、第二λ/4波片6、碱金属气室7、检偏器8以及光电探测器9；

激光器1输出的激光通过λ/2波片2调整激光的偏振面方向，使得激光与功率稳定器3正常工作状态时对输入激光偏振面的要求相匹配；通过功率稳定器3对激光功率进行调节，调节后的激光依次通过第一λ/4波片4、电光调制器5和第二λ/4波片6之后，进入碱金属气室7；电光调制器5用于对激光的偏振面进行调制，第一λ/4波片4和第二λ/4波片6为正交关系；激光经过碱金属气室7后，SERF陀螺仪的探测光信号加载在激光上输出，经过检偏器8之后最终通过光电探测器9进行采集；采集后的信号通过锁相放大器进行解调，输出陀螺仪探测光信号，同时，锁相放大器还产生调制信号，控制驱动电源为电光调制器5供电。

所述激光器1为795nm的半导体DBR激光器或者DFB激光器。

所述激光器1输出的激光为线偏振光。

通过功率稳定器3的激光功率设置在30-40mW之间，激光功率稳定度优于0.5％。

第一λ/4波片4、第二λ/4波片6与激光偏振面的夹角分别为正45°和负45°。

检偏器8用于检测激光的偏振情况，检偏器8的偏振方向和通过功率稳定器3的激光正交。

通过调节驱动电源输出给电光调制器5信号中直流分量，实现锁相放大器解调后输出的SERF陀螺仪探测光信号的零值工作点的调整。

一种根据所述检测系统实现的检测方法，步骤如下：

步骤一：通过稳定恒流源和温度控制器驱动，作为探测光光源的激光器输出激光，输出的激光通过λ/2波片调整线偏振光偏振面方向，使激光满足功率稳定器正常工作状态时对输入激光偏振面的要求；