[发明专利]一种原子自旋惯性测量系统的激光稳频方法

权利要求书

1.一种原子自旋惯性测量系统的激光稳频方法，其特征在于，包括利用原子自旋惯性测量系统中经过气室的光程差Δ计算得到的气室折射率n中的实部Re[n(ω)]所获得的调制前激光频率ω，通过反馈机制对光程差Δ进行改变以实现激光稳频，所述气室折射率n按照下式进行计算：

其中L是气室长度，n₀为空气的折射率，一般为1，所述调制前激光频率ω按照下式进行计算：

其中c为光速，n_atom为原子密度，w₀为中心频率，r_e为电子半径，f为振子强度，γ为旋磁比。

2.根据权利要求1所述的原子自旋惯性测量系统的激光稳频方法，其特征在于，所述光程差Δ由以下公式确定：

其中λ为光在真空中传播的波长，Φ1是相位差，Φ1＝Φref-Φ’，Φref是参考相位，Φ’是初始相位。

3.根据权利要求1所述的原子自旋惯性测量系统的激光稳频方法，其特征在于，所述原子自旋惯性测量系统包括调制器(4)、激光合束镜(8)、信号处理器(14)、温控系统(15)；用激光器(1)生成一束单色光，经过第一偏振分光棱镜(2)后刚好分为两路大小相同、偏振方向正交的光，第一束光依次经过调制器(4)、第二偏振分光棱镜(7)后分为两束大小相同、偏振方向正交的光，第一束光依次经过气室(9)、第一反射镜(10)后到达第一激光合束镜(11)；经第二偏振分光棱镜(7)分束后的第二束光送到第二激光合束镜(8)；经第一偏振分光棱镜分束后的第二束光依次经过第二反射镜(3)、第三偏振分光棱镜(6)后分成两束大小相同、偏振方向正交的光，第一束光经过第三反射镜(5)后送到第一激光合束镜(11)；经第三偏振分光棱镜(6)分束后的第二束光送到第二激光合束镜(8)；第一激光合束镜(11)将两束光合束后经过第一光电探测器(12)，光信号被转换成电流信号输送给信号处理器(14)，第二激光合束镜(8)将两束光合束后送入第二光电探测器(13)，光信号被转换成电流信号输送给信号处理器(14)；信号处理器(14)将两路输入信号进行比较，并将结果同时反馈给激光器(1)进行激光频率控制以及上位机供指导者观察。

4.根据权利要求3所述的原子自旋惯性测量系统的激光稳频方法，其特征在于，光路中的调制器(4)选用噪声衰减器、电光调制器或者声光调制器，用于激光波长调制。

5.根据权利要求3所述的原子自旋惯性测量系统的激光稳频方法，其特征在于，激光合束镜用于特定波长激光的分束或合束。

6.根据权利要求1所述的原子自旋惯性测量系统的激光稳频方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)用一定频率的正弦波电压信号或者方波电压信号作用于调制器(4)，使出射激光波长产生固定的调制；

(2)为了使激光器频率稳定，需要对激光器频率进行PID闭环控制，用信号处理器(14)将第一光电探测器(12)探测到的第一激光合束镜(11)发出光的相位信号与第二光电探测器(13)探测到的第二激光合束镜(8)发出光的相位信号作差，再经过信号处理器(14)把相位差转换为电压信号作为反馈量送给激光器(1)的PID控制器，对激光器频率进行实时控制。

7.根据权利要求6所述的原子自旋惯性测量系统的激光稳频方法，其特征在于，通过信号处理器(14)得到的相位差信号，经过前期标定数据后，得到激光的频率，即：定义第一光电探测器(12)探测到的光信号为测量信号，第二光电探测器(13)探测到的光信号为参考信号。