[发明专利]一种基于光加热的无磁温控装置

摘要

本发明属于无磁温控领域，具体涉及一种用于原子磁力仪系统中利用热气流加热原子气室的基于光加热的无磁温控装置。基于光加热的无磁温控装置，包括激光器、光开关和1×2波分复用器，原子加热室和温度控制器，激光器、光开关和1×2波分复用器通过光纤连接，光器通过光纤将光束导入到1×2波分复用器中，通过1×2波分复用器后光束变为两束功率相同的光束，通过光纤导入到原子加热室中。原子加热室采用耐高温无磁材料泡沫玻璃，自身不产生干扰磁场；激光器、光开关以及温度控制器等能够产生干扰磁场的电气部分与原子加热室存在足够的跨度，避免了对原子气室工作区域产生磁场干扰。

主权项

一种基于光加热的无磁温控装置，包括激光器(1)、光开关(3)和1×2波分复用器(4)，原子加热室(6)，无磁铂电阻温度传感器(9)和温度控制器(10)，其特征在于：激光器(1)、光开关(3)和1×2波分复用器(4)通过光纤(2)连接，激光器(1)通过光纤(2)将光束导入到1×2波分复用器(4)中，通过1×2波分复用器(4)后光束变为两束功率相同的光束，通过光纤(5)导入到原子加热室(6)中，光纤(5)的出光端粘接在原子气室(8)的侧壁上，通过两端加热的方式可以保证原子加热室(6)的温度均匀性，通过设置温度控制器(10)的神经元网络PID的参数设置光开关(3)的开关频率，间接的控制加热光功率，从而达到调整原子气室(8)温度的目的，无磁铂电阻温度传感器(9)实时监测原子气室(8)的温度，作为温度反馈信号输入给温度控制器(10)控制光开关(3)保证加热温度的稳定性，此时形成了闭环控制系统；所述的激光器(1)为半导体激光器，最大光功率为2W，中心波长为1064nm；所述的光纤(2)纤径为150μm；所述的光开关(3)的光纤接头为FC接头，最大承受光功率为2W，响应时间为10ms，使用寿命109次；所述的1×2波分复用器(4)的出光光纤(5)的中光功率比为50:50，即两束光功率相等；所述的温度控制器(10)采用模糊自整定控制神经网络PIN控制光开关(3)的通断，从而达到控制加热光功率的目的，其温度精度达到0.5℃；所述的原子加热室(6)中间置有聚酰亚胺网络板(7)，原子气室(8)被固定在聚酰亚胺网络板(7)上，并置于原子加热室(6)内的中心位置；所述的原子加热室(6)由无磁材料泡沫玻璃制作成；所述的原子加热室(6)中原子气室(8)的两侧面粘接1×2波分复用器(4)后端的出光光纤(5)，过两端加热的方式保证原子气室(8)有较小的温度梯度；所述的原子加热室(6)无磁铂电阻温度传感器(9)作为无磁温度传感器，通过高温点焊的方式焊接，最大剩磁优于10pT。