[发明专利]一种小型原子自旋陀螺的激光功率稳定系统

权利要求书

1.一种小型原子自旋陀螺的激光功率稳定系统，其特征在于：包括基于LCVR(液晶可变相位延迟器)的激光功率稳定光路和电控单元，光路包括半导体激光器(1)、第一λ/2波片(2)、第一偏振分光棱镜PBS(3)、LCVR(4)、检偏器(5)、第二λ/2波片(6)、第二偏振分光棱镜PBS(7)、第一光电探测器PD(8)、第二光电探测器PD(9)、第三光电探测器PD(10)、NIDAQ板卡(11)，计算机(12)进行数据记录和分析，电控单元(13)包括电源模块、单片机模块、显示屏模块、数字隔离器模块、AD(模数转换器)模块、DA(数模转换器)模块，其中：

半导体激光器(1)产生780nm，1mW功率的线偏振光；

第一λ/2波片(2)、第二λ/2波片(6)变分光比；

LCVR(4)和检偏器(5)构成液晶可变相位延迟器，对光功率进行连续可控衰减；

第一偏振分光棱镜PBS(3)、第二偏振分光棱镜PBS(7)进行分光；

第一光电探测器PD(8)、第二光电探测器PD(9)、第三光电探测器PD(10)将光信号转换成电信号；

NIDAQ板卡(11)对信号进行采集；

电源模块用于向板上的电路提供工作电压；

单片机模块负责与AD(模数转换器)模块通信读取光强信息，执行控制程序产生合适的驱动电压信号，并与DA(数模转换器)模块通信使之产生幅值受控的2KHz方波电压驱动LCVR(4)，控制显示屏显示相关信息；

显示屏模块显示有关控制参数和变量的值；

数字隔离器模块可消除地线回路，抑制共模噪声，隔离通讯数据，低延时，高速度，可靠性高；

AD(模数转换器)模块由基准电压源提供基准电压，PD(光电探测器)采集的信号经过一级电压跟随器缓冲并经过一级RC低通滤波，送入AD芯片做AD转换；

DA(数模转换器)模块由基准电压源提供基准电压，与单片机通信产生模拟输出控制LCVR(4)；

半导体激光器(1)产生780nm，1mW功率的线偏振光，经过第一λ/2波片(2)和第一偏振分光棱镜PBS(3)分出一束光由第三光电探测器PD(10)接收，用于检测原始光强；旋转第一λ/2波片(2)，可以改变第一偏振分光棱镜PBS(3)的分光比；另一束光进入由LCVR(4)以及检偏器(5)一起构成的可变激光功率衰减器；检偏器出射光通过第二λ/2波片(6)第二偏振分光棱镜PBS(7)分成两束光，旋转第二λ/2波片(6)可以改变第二偏振分光棱镜PBS(7)的分光比；少部分光进入第一光电探测器PD(8)用于光功率的采样；主光束则直接进入第二光电探测器PD(9)用于输出激光功率稳定性能的检测；用NIDAQ板卡(11)采集原始激光功率和经过稳定后的光功率，计算机(12)连续记录一定时间，用于评估该系统的稳定效果；对于电控单元(13)部分，第一光电探测器PD(8)将采集的光信号转换成电信号，经信号前置处理电路进入AD(模数转换器)模块，AD(模数转换器)模块将模拟信号转换成数字信号进入单片机，经过PID运算，输出控制信号驱动DA(数模转换器)模块产生模拟控制信号，对LCVR(4)进行控制；设置参数、采集信号等信息在TFT液晶屏上显示，数字隔离器可提高系统稳定性，基准电压源为AD(模数转换器)模块、DA(数模转换器)模块提供高精度的电压基准，数字部分和模拟部分分开供电。

2.根据权利要求1所述的小型原子自旋陀螺的激光功率稳定系统，其特征在于：使用外部光路和电控单元。

3.根据权利要求1或2所述的小型原子自旋陀螺的激光功率稳定系统，其特征在于：所述半导体激光器(1)采用DBR激光器。

4.根据权利要求1或2所述的小型原子自旋陀螺的激光功率稳定系统，其特征在于：所述LCVR(4)采用半波型LCVR。

5.根据权利要求1或2所述的小型原子自旋陀螺的激光功率稳定系统，其特征在于：所述板卡采用NI的DAQ板卡。

6.根据权利要求1或2所述的小型原子自旋陀螺的激光功率稳定系统，其特征在于：所述电源模块由稳压器、电阻、电容等组成，产生±15V、+7.5V、-2.5V、+5V的电压为模拟部分供电，+5V、+3.3V的电压为数字部分供电。