[发明专利]一种小型原子自旋陀螺的激光功率稳定系统

说明书

本发明涉及一种小型原子自旋陀螺的激光功率稳定系统，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、λ/2波片、LCVR、检偏器、偏振分光棱镜PBS、PD(光电探测器)、NI DAQ板卡，电控单元包括电源模块、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。光路利用LCVR和检偏器构成的液晶可变功率衰减器作为执行器，通过采样输出光功率，利用电控单元进行负反馈控制，实现对输出光功率的稳定。本发明可以改善小型原子陀螺采用的半导体激光器自身功率波动大的问题，可有效提高激光功率稳定性。

技术领域

本发明属于光学和信号处理技术领域，具体涉及一种小型原子自旋陀螺的激光功率稳定系统。

背景技术

导航技术对国民经济发展和国防建设的战略意义重大。而随着科学发展和技术进步，各领域对高精度、小体积、低成本的惯性导航系统的需求越来越迫切。陀螺是惯导系统中最关键的器件，也是限制惯导性能提高的瓶颈。传统的转子陀螺仪、光学陀螺仪都遇到了精度提高的瓶颈，因此量子陀螺仪逐渐成为研究的热点，而量子陀螺仪对激光频率、功率稳定性提出很高的要求。小型原子陀螺采用的半导体激光器自身功率波动大，必须采取措施改善激光功率稳定性。激光器在使用时要保证频率的稳定，这是通过对激光器内部调制实现的，此时无法再通过内部调制的方法保证激光器的功率稳定性，同时小型原子陀螺对磁屏蔽也有较高的要求，现有的激光功率稳定方法很难同时满足体积小、工作电压低、和稳频互不干扰、引入很低的磁噪声的条件。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种小型原子自旋陀螺的激光功率稳定技术，基于LCVR(液晶可变相位延迟器)，相位延迟量连续可调，通过光路和电控单元实现对激光功率的连续可控衰减。此技术通过外部调制实现，与半导体激光器稳频互不影响，同时具有体积小、工作电压低、引入磁噪声小的优点。

本发明通过以下技术方案解决上述问题：

一种小型原子自旋陀螺的激光功率稳定系统，使用外部光路和电控单元，其中外部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、NI DAQ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：

所述的半导体激光器1产生780nm，1mW功率的线偏振光；

所述的第一λ/2波片2、第二λ/2波片6变分光比；

所述的(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；

所述的第一偏振分光棱镜(PBS)3、第二偏振分光棱镜(PBS)7进行分光；

所述的第一光电探测器(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；

所述的NI DAQ板卡11对信号进行采集；

所述的电源模块用于向板上的电路提供工作电压；

所述的单片机模块负责与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；

所述的显示屏模块显示有关控制参数和变量的值；

所述的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；