[发明专利]一种小型原子自旋陀螺的激光功率稳定系统

摘要

本发明涉及一种小型原子自旋陀螺的激光功率稳定系统，包括基于LCVR(液晶可变相位延迟器)的激光功率稳定光路和电控单元。光路包括半导体激光器、λ/2波片、LCVR、检偏器、偏振分光棱镜PBS、PD(光电探测器)、NI DAQ板卡，电控单元包括电源模块、单片机模块、显示屏模块、数字隔离器模块、AD(模数转换器)模块、DA(数模转换器)模块。光路利用LCVR和检偏器构成的液晶可变功率衰减器作为执行器，通过采样输出光功率，利用电控单元进行负反馈控制，实现对输出光功率的稳定。本发明可以改善小型原子陀螺采用的半导体激光器自身功率波动大的问题，可有效提高激光功率稳定性。

主权项

1.一种小型原子自旋陀螺的激光功率稳定系统，其特征在于：包括基于LCVR(液晶可变相位延迟器)的激光功率稳定光路和电控单元，光路包括半导体激光器(1)、第一λ/2波片(2)、第一偏振分光棱镜PBS(3)、LCVR(4)、检偏器(5)、第二λ/2波片(6)、第二偏振分光棱镜PBS(7)、第一光电探测器PD(8)、第二光电探测器PD(9)、第三光电探测器PD(10)、NIDAQ板卡(11)，计算机(12)进行数据记录和分析，电控单元(13)包括电源模块、单片机模块、显示屏模块、数字隔离器模块、AD(模数转换器)模块、DA(数模转换器)模块，其中：/n半导体激光器(1)产生780nm，1mW功率的线偏振光；/n第一λ/2波片(2)、第二λ/2波片(6)变分光比；/nLCVR(4)和检偏器(5)构成液晶可变相位延迟器，对光功率进行连续可控衰减；/n第一偏振分光棱镜PBS(3)、第二偏振分光棱镜PBS(7)进行分光；/n第一光电探测器PD(8)、第二光电探测器PD(9)、第三光电探测器PD(10)将光信号转换成电信号；/nNIDAQ板卡(11)对信号进行采集；/n电源模块用于向板上的电路提供工作电压；/n单片机模块负责与AD(模数转换器)模块通信读取光强信息，执行控制程序产生合适的驱动电压信号，并与DA(数模转换器)模块通信使之产生幅值受控的2KHz方波电压驱动LCVR(4)，控制显示屏显示相关信息；/n显示屏模块显示有关控制参数和变量的值；/n数字隔离器模块可消除地线回路，抑制共模噪声，隔离通讯数据，低延时，高速度，可靠性高；/nAD(模数转换器)模块由基准电压源提供基准电压，PD(光电探测器)采集的信号经过一级电压跟随器缓冲并经过一级RC低通滤波，送入AD芯片做AD转换；/nDA(数模转换器)模块由基准电压源提供基准电压，与单片机通信产生模拟输出控制LCVR(4)；/n半导体激光器(1)产生780nm，1mW功率的线偏振光，经过第一λ/2波片(2)和第一偏振分光棱镜PBS(3)分出一束光由第三光电探测器PD(10)接收，用于检测原始光强；旋转第一λ/2波片(2)，可以改变第一偏振分光棱镜PBS(3)的分光比；另一束光进入由LCVR(4)以及检偏器(5)一起构成的可变激光功率衰减器；检偏器出射光通过第二λ/2波片(6)第二偏振分光棱镜PBS(7)分成两束光，旋转第二λ/2波片(6)可以改变第二偏振分光棱镜PBS(7)的分光比；少部分光进入第一光电探测器PD(8)用于光功率的采样；主光束则直接进入第二光电探测器PD(9)用于输出激光功率稳定性能的检测；用NIDAQ板卡(11)采集原始激光功率和经过稳定后的光功率，计算机(12)连续记录一定时间，用于评估该系统的稳定效果；对于电控单元(13)部分，第一光电探测器PD(8)将采集的光信号转换成电信号，经信号前置处理电路进入AD(模数转换器)模块，AD(模数转换器)模块将模拟信号转换成数字信号进入单片机，经过PID运算，输出控制信号驱动DA(数模转换器)模块产生模拟控制信号，对LCVR(4)进行控制；设置参数、采集信号等信息在TFT液晶屏上显示，数字隔离器可提高系统稳定性，基准电压源为AD(模数转换器)模块、DA(数模转换器)模块提供高精度的电压基准，数字部分和模拟部分分开供电。/n