[发明专利]一种用于可移动冷原子干涉仪的集成化单激光源光学装置

权利要求书

1.一种用于可移动冷原子干涉仪的集成化单激光源光学装置，其特征在于，包括：

激光源及功率放大模块(10)，用于产生单频激光；

激光频率稳定及调节模块(20)，用来将单频激光转换成冷原子干涉仪所需的七种激光频率；

激光功率稳定、分配及时序控制模块(30)，用于按时序产生特定频率和功率的各种激光；

微波源及电子学控制模块(50)，用于对上述所有模块的开关及时序控制，最终的输出光通过四根偏振保偏光纤传输到原子干涉仪的传感头模块中。

2.根据权利要求1所述的用于可移动冷原子干涉仪的集成化单激光源光学装置，其特征在于，所述激光源及功率放大模块(10)中的半导体激光器LS(11)输出单频激光经过激光隔离器ISO₁(12)进行输出，经过频率稳定和移频的激光注入到锥形激光放大器TA(13)中进行激光功率放大，再经过激光隔离器ISO₂(14)进行输出。

3.根据权利要求2所述的用于可移动冷原子干涉仪的集成化单激光源光学装置，其特征在于，所述的半导体激光器LS(11)为分布反馈半导体激光器，通过采用大调谐范围高精度激光频率锁定技术及高宽带激光相位调制器实现原子干涉仪所需的频移量和频率差。

4.根据权利要求2所述的用于可移动冷原子干涉仪的集成化单激光源光学装置，其特征在于，所述激光频率稳定及调节模块(20)中的半波片(201)和偏振分光棱镜PBS₁(202)将经激光隔离器ISO₁(12)后的激光分成5:95的两部分，其中5％部分的激光用于频率稳定及调节。

5.根据权利要求3所述的用于可移动冷原子干涉仪的集成化单激光源光学装置，其特征在于，所述激光频率稳定及调节模块(20)中的电光调制器EOM₁(203)移频后+1级衍射光作为锁频光，在原子冷却阶段，电光调制器EOM₁(203)移频～100MHz并且扫频实现偏振梯度冷却，在原子干涉阶段，电光调制器EOM₁(203)移频～2GHz；电光调制器EOM₁(203)的+1级衍射锁频光经半波片WP₂(204)和偏振分光棱镜PBS₂(205)分为两束，其中一束作为泵浦光，被电光调制器EOM₂(210)调制后经偏振分光棱镜PBS₃(208)后作用于碱金属原子气室C(207)上，另一束作为探测光，经扩束棱镜L(206)后作用到碱金属原子气室C(207)上，再通过偏振分光棱镜PBS₃(208)后被光电探测器PD₁(209)探测，形成调制转移谱信号，再经过微波源及电子学控制模块(50)将激光频率锁定到碱金属原子的跃迁谱线上；最后经电光调制器EOM₃(211)后的+1阶衍射光作为回泵光、吹散光F＝1和拉曼光2，0阶光作为冷却光、探测光、吹散光和拉曼光1。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的用于可移动冷原子干涉仪的集成化单激光源光学装置，其特征在于，所述的激光功率稳定、分配及时序控制模块(30)包括声光调制器AOM₁(301)、半波片WP₃(302)、偏振分光棱镜PBS₄(303)、光电探测器PD₂(304)、比例积分反馈电路PID(305)、声光调制器AOM₂(306)及机械开关，并通过半波片WP₄(307)、偏振分光棱镜PBS₅(308)、半波片WP₅(311)、偏振分光棱镜PBS₆(312)、半波片WP₆(315)、偏振分光棱镜PBS₇(316)将激光以一定功率比耦合进光纤耦合器及单模保偏光纤传输到原子干涉仪的传感头模块中实现原子干涉仪。