[发明专利]用于冷原子惯性传感器的激光源

权利要求书

1.一种激光源组件(10)，所述激光源组件(10)被配置为照射包含气态的原子(At)的真空室(E)，以便实施冷原子惯性传感器，所述原子具有至少两个基本能级，所述至少两个基本能级由包括在1和几千兆赫兹之间的基频差(δf₀)分开，所述组件包括：

-主激光器(Lm)，其发射具有主频率(fm)的光束；

-第一控制环(BA1)，其被配置为使所述主激光器的所述主频率稳定在与在所述原子的基本能级和激发能级之间的原子跃迁的设定频率的一半相对应的频率；

-从激光器(Le)，其具有从频率(fe)；以及

-第二控制环(BA2)，其被配置为相对于所述主频率(fm)稳定所述从激光器的所述从频率，所述第二控制环(BA2)由光学锁相环(OPLL)构成，所述光学锁相环被配置为基于误差信号(ε)来实现稳定，所述误差信号取决于以下两方面之间的相位差：一方面是所述主频率和所述从频率之间的拍频(fm-fe)，以及另一方面是具有基于预设偏移值而预先定义的参考频率的参考信号，

所述主频率(fm)被设置为使得其对应于所述原子的重新泵浦频率(f_Repomp)的一半，

所述从频率(fe)相对于所述主频率(fm)随时间相继偏移第一预设偏移值(δf1)、第二预设偏移值(δf2)和第三预设偏移值(δf3)，所述偏移值包括在等于所述基频差(δf₀)的一半加或减几百MHz的区间中，分别对应于偏移了所述第一偏移值(δf1)、所述第二偏移值(δf2)和所述第三偏移值(δf3)的所述主频率(fm)的第一、第二和第三相继从频率值(fe1,fe2,fe3)被设置为使得它们分别对应于在实施惯性传感器期间的所述原子的冷却频率(f_Refroid)的一半、光学泵浦频率(f_Pomp)的一半和检测频率(f_det)的一半。

2.根据权利要求1所述的激光源组件，其中，所述光学锁相环包括：

-光电二极管(Ph)，其被配置为检测所述主频率和所述从频率之间的所述拍频(fm-fe)；

-混频器(M)，其被配置为基于所述拍频输送与相位比较器的操作范围兼容的较低频率的转换信号；

-参考振荡器(Oref)，其被配置为输送射频参考信号，所述射频参考信号具有基于预设偏移值而预先定义的射频参考频率(frefr)；

-相位比较器其被配置为输送误差信号(ε)，所述误差信号取决于所述转换信号和所述射频参考信号之间的相位差；以及

-电子反馈装置(ER)，其被配置为作用于所述从激光器的所述从频率，以便使所述误差信号最小化。

3.根据前述权利要求之一所述的激光源组件，其中，所述第一控制环(BA1)包括相位调制器放大器、倍频部件以及可饱和吸收单元，所述可饱和吸收单元包括与用于实施惯性传感器的那些相同种类的原子(At)。

4.根据权利要求1或2所述的激光源组件，其中，所述从激光器和所述主激光器是分布式反馈激光二极管。

5.根据权利要求1或2所述的激光源组件，还包括光束形成级(20)，所述光束形成级包括：

-多个光学放大器(A)，其被配置为放大由频率稳定的激光器所生成的光束；以及

-多个倍频部件(D)，其被配置为使所述放大的光束的频率加倍。

6.根据权利要求1或2所述的激光源组件，其中，所述激光源发射1560nm的波长，并且所述放大器是半导体光学放大器。

7.根据权利要求1或2所述的激光源组件，在硅衬底上包括第一集成光子电路(PIC1)，所述第一集成光子电路包括所述第二控制环(BA2)以及生成用于实施所述传感器的光束所需要的光学部件中的一些。

8.根据权利要求7所述的激光源组件，其中，所述第一集成光子电路还包括所述第一控制环(BA1)的相位调制器