[发明专利]一种用于冷原子干涉仪的通信波段激光系统及方法

说明书

本发明涉及一种用于冷原子干涉仪的通信波段激光系统及方法，包括激光单元、分光单元、锁频单元、第一电光调制单元、第二电光调制单元、第一倍频单元、第二倍频单元、激光功率放大单元、功率分配单元。本发明基于单激光器的激光发射装置，易于操作和调节，集成度高；采用全光纤连接，抗振动性能优异，稳定好，特别适合冷原子干涉仪的外场测量及应用。

技术领域

本发明属于惯性导航技术领域，涉及通信波段激光系统及方法，尤其是一种用于冷原子干涉仪的通信波段激光系统及方法。

背景技术

自1991年朱棣文小组实现冷原子干涉仪以来，原子干涉惯性测量技术逐步成熟，高灵敏度和高精度原子惯性传感器，基础物理和工程应用等领域得到广泛应。目前原子干涉型绝对重力仪已经达到10-9g的测量精度，原子干涉型陀螺仪的零偏稳定性可达7×10-5°/h，原子加速度计的测量分辨率可达10-11g。

为了满足外场测量的长期稳定性和测量精度，一套稳定的激光控制系统非常必要。传统的冷原子干涉仪一般基于两台或三台激光器，通过移频器件、光锁相环等技术，产生冷却光、再泵浦光、探测光、推送光、拉曼光等不同功能的激光。总体体积庞大，光学器件众多，结构复杂，不利于在外场环境下使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于冷原子干涉仪的通信波段激光系统及方法，易于操作和调节，集成度高。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种用于冷原子干涉仪的通信波段激光系统，包括激光单元(1)、分光单元(2)、锁频单元(5)、第一电光调制单元(3)、第二电光调制单元(6)、第一倍频单元(4)、第二倍频单元(8)、激光功率放大单元(7)、功率分配单元(9)。

所述激光单元(1)的输出光经过分光单元(2)分成两束，其中的一束光输入到第一倍频单元(3)，用于产生波长再780nm附近的激光；经过第一电光调制单元(4)后输入到锁频单元(5)，用于调节锁频频率点的位置；锁频单元(5)的输出端与激光单元(1)的电流/电压调制端口连接，用于将原子光谱信号反馈至激光单元(1)进行频率锁定；

该分光单元(2)的另外一束激光经过第二电光调制单元(6)输入到激光功率放大单元(7)，用于提供系统所需的激光功率大小；输出的激光经过第二倍频单元(8)后和功率分配单元(9)进行连接，用于产生用于冷原子干涉的所有的激光频率和激光功率。

而且，所述第一电光调制单元(3)、第二电光调制单元(6)为光型电光调制晶体FEOM。

而且，所述第一倍频单元(3)、第二倍频单元(8)为周期极化掺氧化镁铌酸锂晶体MgO:PPLN的倍频材料。

而且，所述功率放大单元(7)为通信波段1560nm附近的掺铒光纤放大器。

而且，所述的激光单元(1)为的分布式反馈激光器，发射通信波段1560nm附近的单频激光。

而且，所述的锁频单元(5)采用调制转移光谱MTS获得原子光谱信号，采用比例-积分-微分PID将原子光谱信号反馈至激光单元(1)进行频率锁定；

而且，所述功率分配单元(9)由分光装置调节分光比例，由声光调制器AOM1控制相应的频率移动和功率变化；

而且，所述锁频单元(5)和激光单元(1)通过电路线缆连接，其余各单元之间通过单模保偏光纤连接。

一种用于冷原子干涉仪的通信波段激光系统的实现方法，包括以下步骤：