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题目:基于声光调制器的激光频率 和光强控制技术研究

关键词:原子干涉陀螺仪,声光调制器,频率控制,光强控制

  摘要



        原子干涉陀螺仪因其自身的高灵敏度和精度成为新一代陀螺仪的发展方向。原子干涉陀螺仪分为原子内态干涉陀螺仪和原子外态干涉陀螺仪。其中,原子外态干涉陀螺仪比原子内态干涉陀螺仪的体积小且精度高。光学系统是原子干涉陀螺仪中重要的组成部分,利用激光光束操控原子,而且不同作用的激光光束有各自不同的功能,主要是对频率和光强的要求。因此激光的频率和光强控制则成为原子外态干涉陀螺仪的关键技术。为此本文针对实验室搭建的磁导引铯原子外态干涉陀螺仪的急需,深入研究了基于声光调制器的激光频率和光强控制技术,并研制了相应的光机电控制系统,并进行了系统测试。主要完成了如下研究:

       (1)通过对铯原子基于磁导引的原子干涉陀螺仪的原理和实现过程的研究,讨论了系统对激光频率和光强参数的要求。原子干涉陀螺仪作用的对象是原子,而且原子内部的超精细结构等也决定了光学系统的某些具体参数和性质,因此首先研究铯原子的超精细结构。另外在原子干涉陀螺仪实现的各个阶段对激光光束的频率和光强的要求不同,本文也研究了这些不同的要求并量化。

       (2)深入讨论了光机电控制系统中的核心器件声光调制器的工作原理,以及声光调制器的选型。由于选择的声光调制器利用了声光效应中布拉格衍射,因此研究了布拉格衍射中对激光频率、光强、相位和偏振的影响。

      (3)研制了基于声光调制器的激光频率和光强控制系统。分别按照激光频率控制部分、激光光强控制部分以及上位机部分的顺序设计。将硬件电路和软件程序结合,调整电路的参数,提高性能。

      (4)通过搭建光路系统和光电探测器的检测,标定了压控振荡器、激光器和声光调制器,验证设计的系统可以实现对频率的偏移、扫描,对光强的调制和稳定以及光束的高速通断的预期功能。