[发明专利]一种用于SERF原子自旋陀螺仪的小型化激光功率稳定装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于SERF原子自旋陀螺仪的小型化激光功率稳定装置及方法，通过液晶延迟器(3)根据反馈电路反馈的输出控制信号，用以调节光隔离器(2)输出的激光的偏振面，光隔离器(6)防止从偏振分束棱镜(7)反射激光进入TA功率放大器(5)引起损毁；激光经过分束棱镜(7)将大部分光透射光作为SERF陀螺仪的泵浦光源；反馈电路，根据光电探测器(8)采集的光强信息，通过PID反馈控制，输出控制信号，调节液晶延迟器(3)偏转激光的偏振面；本发明通过小型化的液晶控制前端种子激光偏振面的偏转，反馈调节TA激光功率放大前的激光功率的大小，保证TA激光功率放大后的激光功率稳定。

技术领域

本发明一种用于SERF原子自旋陀螺仪的小型化激光功率稳定装置及方法，属于激光功率稳定技术领域。

背景技术

SERF陀螺仪是利用电子自旋定轴性测量载体转动信息。其中一个重要技术就是利用激光将碱金属原子自旋极化，保证碱金属原子因电子自旋形成的自旋磁矩处于惯性空间中。激光功率的稳定性对于SERF陀螺仪信号稳定具有至关重要的作用。通常SERF陀螺仪泵浦激光采用770nm的半导体激光器，用于极化金属钾原子自旋，但是770nm的半导体激光器由于只有80mW的功率，不能满足钾原子自旋极化所需激光功率的要求。另一方面，可以通过TA功率放大器将80mW的激光功率放大几十倍到W量级。而TA功率放大器将激光功率放大后，激光功率的稳定性会变差，连1％都难以达到。并且没有满足要求的小型化激光功率稳定器，保证此时的激光功率稳定。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提出一种用于SERF原子自旋陀螺仪的小型化激光功率稳定装置及方法，采用小型化设计将SERF陀螺仪放大后的激光功率闭环控制，实现了小型化的激光功率稳定，保证放大后的激光功率保证稳定，保持激光功率的稳定性。

本发明解决的技术方案为：一种用于SERF原子自旋陀螺仪的小型化激光功率稳定装置，包括：激光器，第一光隔离器，液晶延迟器，检偏器，TA激光功率放大器，第二光隔离器，偏振分束棱镜，光电探测器，反馈电路；

激光器作为种子光源，输出激光为线偏振光；激光器通过激光控制保证激光器的激光连续输出，输出的激光送至第一光隔离器；

第一光隔离器接收激光器输出的激光，防止从液晶延迟器反射的光进入激光器，干扰激光器输出，将激光送至液晶延迟器；

液晶延迟器根据反馈电路反馈的输出控制信号，用以调节第一光隔离器输出的激光的偏振面，然后将激光送至检偏器；

检偏器将激光功率调整后，送至TA激光功率放大器；

TA激光功率放大器将激光功率放大后，送至第二光隔离器；

第二光隔离器接收TA激光功率放大器输出的激光，防止从偏振分束棱镜反射激光进入TA激光功率放大器引起损毁，同时将激光送至偏振分束棱镜；

激光经过分束棱镜将小部分的光反射到光电探测器，剩余大部分光透射光作为SERF陀螺仪的泵浦光源；

光电探测器采集分束棱镜反射的光强信息，送至反馈电路；

反馈电路，根据光电探测器采集的光强信息，通过PID反馈控制，输出控制信号，调节液晶延迟器偏转激光的偏振面。

激光功率稳定装置作为SERF陀螺仪的泵浦光源系统，用于输出稳定的大功率激光。

所述泵浦激光器为770nm的半导体DBR激光器或者DFB激光器。

泵浦激光器通过第一光隔离器激光功率设置在20-30mW之间。

第一光隔离器，包括：旋光材料、起偏器；