[发明专利]一种SERF磁强计光频率和功率的同步稳定装置及方法

说明书

本发明公开了一种SERF磁强计光频率和功率的同步稳定装置及方法，包括激光发射模块，1/2波片，偏振分光棱镜，激光频率稳定模块，激光功率稳定模块。方法包括以下步骤：S1:激光发射模块发射激光；S2：所述激光通过所述1/2波片和所述偏振分光棱镜按功率比分为反射光和透射光；S3：控制所述激光频率的实时稳定；S4控制所述激光功率的实时稳定。本发明将激光器的频率与功率稳定相结合，能同时实现激光器的频率与功率稳定。

技术领域

本发明涉及一种半导体激光技术领域，尤其涉及一种SERF磁强计光频率和功率的同步稳定装置及方法。

背景技术

半导体激光器是实现无自旋交换弛豫(Spin-Exchange Relaxation Free, SERF)磁强计装置超高灵敏原子自旋惯性磁场测量的关键器件。泵浦激光用于激发碱金属原子极化，探测激光用于探测原子自旋进动信号。半导体激光器的频率和功率会直接影响激光与原子的相互作用，最终影响SERF磁强计装置的灵敏度。保持激光器输出光频率和功率的稳定性对SERF磁强计装置的性能提高有至关重要的作用。

常见的半导体激光器稳频方法有饱和吸收稳频等通过调节激光器电流达到频率稳定的技术，但当激光器电流实时变化时，激光的功率会受到影响而产生的较大波动。

为此，我们提供了一种SERF磁强计光频率和功率的同步稳定装置及方法以此解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SERF磁强计光频率和功率的同步稳定装置及方法，解决了现有技术中当激光器电流实时变化时，激光的输出光频率和功率会受到影响而产生的较大波动的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种SERF磁强计光频率和功率的同步稳定装置，包括：

激光发射模块，用于发射激光；

1/2波片和偏振分光棱镜，用于起偏和调节所述激光并按功率比将所述激光分为反射光和透射光；

激光频率稳定模块，所述反射光作为所述激光频率稳定模块的探测光源，计算所述激光频率稳定模块的探测光源的实时频率与设定频率的差值，通过算法得到反馈电压，并将所述反馈电压反馈到所述激光发射模块，控制所述激光频率的实时稳定；

激光功率稳定模块，所述透射光作为SERF磁强计的工作光源和所述激光功率稳定模块的探测光源，所述激光功率稳定模块的探测光源接收并返回至所述偏振分光棱镜，通过计算返回的所述激光功率稳定模块的探测光源的实时功率与设定功率的差值，通过算法得到反馈电压，并将所述反馈电压发出的调制信号调制所述激光的功率，控制所述激光功率的实时稳定。

进一步地，所述激光发射模块包括半导体激光器和光电隔离器，所述半导体激光器为SERF磁强计发射激光，所述激光经过所述光电隔离器进入所述1/2波片和所述偏振分光棱镜，将所述激光按功率比分为反射光和透射光。

进一步地，所述半导体激光器的激光控制电流为正常工作电流的150％。

进一步地，所述激光频率稳定模块包括光纤耦合器，保偏光纤，波长计和计算机，所述激光频率稳定模块的探测光源进入所述光纤耦合器并通过所述保偏光纤耦合进所述波长计，所述波长计计算所述激光频率稳定模块的探测光源的实时频率，所述计算机通过软件计算所述激光频率稳定模块的探测光源的实时频率与设定频率的差值，通过算法得到反馈电压，并将所述反馈电压反馈到所述激光发射模块，控制所述激光频率的实时稳定。

进一步地，所述激光功率稳定模块包括声光调节单元和声光控制单元，所述声光调节单元用于接收所述激光功率稳定模块的探测光源，并将所述激光功率稳定模块的探测光源经过调节后返回入所述偏振分光棱镜，所述偏振分光棱镜将返回的所述激光功率稳定模块的探测光源通过所述声光控制单元控制所述激光功率的实时稳定。