[发明专利]一种基于边带抑制的原子干涉仪光源

说明书

技术领域

本发明属于激光频率控制领域，更具体地，涉及一种基于边带抑制的原子干涉仪光源。

背景技术

在过去二十多年里，原子干涉仪技术得到了迅速的发展和广泛的应用，因其潜在高灵敏度和量子属性，在精密测量领域已被用来进行重力、重力梯度、转动、精细结构常数、磁场梯度、万有引力常数等测量，同时也用来检验一些物理学的基本原理。它在基础科学研究、重力测量、资源勘探、重力辅助导航等领域具有重要的应用前景。

原子干涉仪一般包括冷却、上抛、干涉和探测这几个过程，而这一系列操控原子的行为，基本上都是通过激光来完成的，它要求我们在不同的时间段使用不同频率和功率的激光，并对切换时间有较高的要求。目前原子干涉仪光源主要是使用多台激光器和激光放大器，利用多个声光调制器来控制激光频率和光强变化，由两束相差为原子能级频率差的激光通过光学锁相环来构成低相噪拉曼光。这种方法技术成熟，但光路过于复杂，光学元器件较多，且声光移频器移频的频率范围受限，频率调节与温度变化都会导致整个光路效率发生变化，光功率不稳定等影响系统的长时间连续工作。而且光学锁相环实用起来比较复杂，容易自激失锁。这些因素都限制了这种光路不适宜用于可移动和小型化的原子干涉仪。

法国ONERA的O.Carraz等人提出了一种适用于可移动原子干涉仪的紧凑和稳定的光路，它利用了电光调制器调制3GHz来产生拉曼光，并将1560nm的激光倍频到780nm进行实验(参考文献：O.Carraz et al.Compact and robust laser system for onboard atom interferometry，Appl.Phys.B，97(2009)405–411)。但是，它用电光调制器进行调制时，会产生两个边带，它没有办法消除另外一个，因此在实验中会有一对失谐量更大的拉曼光也对原子作用，对我们的测量结果产生干扰，最终大大降低了测量分辨率。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于边带抑制的原子干涉仪光源，其目的在于能有效抑制多余激光频率成分、可用于产生原子干涉仪所需的各种激光频率的光源，旨在解决现有技术中电光调制器进行调制时会产生两个边带，由于没有办法消除另外一个，会有一对失谐量更大的拉曼光也对原子作用，导致对测量结果产生干扰，降低了测量分辨率的问题。

本发明提供了一种基于边带抑制的原子干涉仪光源，包括激光器，干涉型激光相位调制器和控制模块；所述干涉型激光相位调制器的输入端连接至所述激光器的输出端，所述干涉型激光相位调制器的控制端连接至所述控制模块的输出端；在所述控制模块输出的射频信号的作用下，所述干涉型激光相位调制器对所述激光器输出的激光进行频率调制，抑制掉一个边带或同时抑制掉载波，实现双频输出或单边带输出。

更进一步地，所述干涉型激光相位调制器包括n组并联连接的调制单元，所述调制单元包括依次串联连接的移相器和电光调制器；移相器用于对输入的多路激光分别进行移相处理，电光调制器用于对移相后的激光进行调制后产生特定频率的边带，且发生干涉消除掉不需要的边带和载波；其中，n为大于等于2的正整数，且n为偶数。

更进一步地，控制模块包括：依次连接的射频信号源，射频开关，可调射频衰减器，射频信号放大器和功分器；射频信号源用于输出频率可控的射频信号；射频开关用于打开或关断所述射频信号；可调射频衰减器用于根据控制电压的不同来改变所述射频信号的衰减幅度；射频信号放大器用于对所述射频信号进行放大；功分器用于将一路射频信号分为两路频率相同的信号。

更进一步地，功分器为180°功分器，分成两路的射频信号相位会相差180°。

更进一步地，原子干涉仪光源还包括：依次连接在所述干涉型激光相位调制器的输出端的激光放大器和倍频晶体；激光放大器用于对干涉型激光相位调制器输出的激光的功率进行放大；倍频晶体用于对放大后的激光进行倍频处理。