CN107328355B - 用于冷原子干涉仪的集成化光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于冷原子干涉仪的集成化光学系统，属于冷原子干涉精密测量领域。本发明的结构是：激光器单元（10）产生单频激光，经过分光单元（20）后分为两束激光，其中一束输出激光依次经过第1波导型电光调制器单元（40）和稳频单元（30）后得到电学的反馈信号；另外一束输出激光依次经过第2波导型电光调制器单元（50）、激光功率放大单元（60）和功率控制单元（70）并传输到原子干涉仪的物理系统。本系统能使用全光纤模块化设计，使得光学系统对温度起伏、机械压力和振动等不敏感，从而提高了系统的稳定性。

Description

用于冷原子干涉仪的集成化光学系统

技术领域

本发明属于冷原子干涉精密测量领域，尤其涉及一种用于冷原子干涉仪的集成化光学系统。

背景技术

原子干涉仪是一种高精度的测量仪器。基于原子干涉仪的重力仪和重力梯度仪可以精密测量重力和重力梯度。地球表面的重力主要由地球内部物质产生的万有引力决定，通过重力或者重力梯度测量可以获得地球内部物质的分布信息。原子干涉仪也可进行转动测量，基于原子干涉仪的陀螺仪，可以用于惯性导航。原子干涉仪还可用于弱等效原理检验和引力波探测等。近些年来，国内外不少科学家提议在太空中开展弱等效原理检验实验。因此，原子干涉仪在地质勘查、资源勘探、惯性导航和基础科学研究等领域存在着广泛应用。在原子干涉仪中，需要光学系统提供激光，用于冷却和操控原子团。光学系统的性能直接影响原子干涉仪的测量精度和稳定性。

原子干涉仪需要多束频率、功率、时序不同的激光束，用于实现激光冷却，光泵，干涉操作和探测等功能。为了实现这些功能，需要搭建用于原子干涉仪的光学系统。通常基于实验室的光学系统是搭建在光学平台上面,这样的光学系统体积庞大，可搬运性差，且稳定性不好。为了满足工程和空间应用，需要研制出集成化、可搬运的光学系统。

目前，用于原子干涉仪的光学系统的集成化有两个发展方向：①集成化的自由空间光学系统，比较有代表性的是法国F.P.DosSantos小组(P.Cheinet，F.P.DosSantos，T.Petelski，J.

J.Kim，K.T.Therkildsen，A.Clairon，A.Landragin，Appl.Phys.B84，643-646，2006)。他们将所有的光学器件都集成在一个基板上，光束在自由空间中传播，激光源输出频率为碱金属元素相应的跃迁频率。由于光束是在自由空间中传播，这类光学系统对温度起伏，机械压力和振动等很敏感。并且，这类光学系统体积较大。②基于1.5μm通信波段的光纤器件搭建的光纤化光学系统。1.5μm波段是通信波段，有很多成熟的器件可供选择使用。另外，光纤受环境温度和振动影响小，稳定性好。比较有代表性的是A.Bresson小组的光纤化光学系统方案。2007年，他们利用光纤化光学系统实现了原子的冷却和囚禁(F.Lienhart，S.Boussen，O.Carraz，N.Zahzam，Y.Bidel，A.Bresson，Appl.Phys.B，89，177-180，2007)。2009年，该小组又用光纤化光学系统实现了原子干涉仪。

同时，为了降低光学系统的复杂程度，人们也在简化光学系统的结构，减少光学系统中有源器件的使用数量。例如，通过拍频锁相方法，可以快速动态调谐光学系统输出激光的频率，减少光学系统中激光器的数目。法国A.Bresson小组2009年提出的光纤化光学系统中，只使用了两台激光器，就提供了原子干涉仪工作所需的所有频率的激光束(O.Carraz，F.Lienhart，R.Charrière，M.Cadoret，N.Zahzam，Y.Bidel，A.Bresson，Appl.Phys.B，97，405-411，2009)。法国F.P.DosSantos小组2014年搭建的自由空间光学系统，也只利用两台激光器，就实现了原子干涉(S.Merlet，L.Volodimer，M.Lours，F.P.DosSantos，Appl.Phys.B，117，749-754，2014)。

但是上述光路还是存在3个问题：

①光纤化光学系统，光学系统中激光源工作在1.5μm通信波段附近，需要倍频才能使输出激光用于原子干涉仪。倍频模块的引入，会增加光学系统的复杂程度以及功耗和体积等。同时倍频方案仅仅对铷和钾等原子适用，对于其他的种类的碱金属原子并不适用。②在目前实现原子干涉的光学系统中，最少的种子激光器数目是2个，进一步降低种子激光器的数目是简化光学系统的一个重要途径。③目前现有的光学系统部分使用了自由空间光路，使得光学系统对温度起伏，机械压力和振动等很敏感，从而降低了光学系统的稳定性。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种用于冷原子干涉仪的集成化光学系统，从而简化干涉仪的光学系统，减小光学系统的体积、功耗和复杂程度，提高其可维护性，降低生产成本。

本发明的目的是这样实现的：

具体地说，用于冷原子干涉仪的集成化光学系统(简称系统)包括激光器单元，分光单元，稳频单元，两个结构相同的第1波导型电光调制器单元和第2波导型电光调制器单元，激光功率放大单元和功率控制单元；

其光路为：激光器单元产生单频激光，经过分光单元后分为两束激光，其中一束输出激光依次经过第1波导型电光调制器单元和稳频单元后得到电学的反馈信号；另外一束输出激光依次经过第2波导型电光调制器单元、激光功率放大单元和功率控制单元并传输到原子干涉仪的物理系统；

激光器单元输出的激光频率在碱金属的D₂线跃迁频率正负失谐20GHz范围之内。

与现有技术相比，本发明具有下列优点和积极效果：

①本系统不包含倍频器件，从而降低了光学系统和相应电路系统的复杂程度，降低了系统的体积和功耗；

②本系统包括1个激光器单元，1个分光单元，1个稳频单元，2个结构相同的波导型电光调制器单元，1个激光功率放大单元，1个功率控制单元，比现有任何实现原子干涉的光学系统都要简单，从而简化了光路结构，降低了光路成本；

③本系统能使用全光纤模块化设计，使得光学系统对温度起伏、机械压力和振动等不敏感，从而提高了系统的稳定性。

附图说明

图1为本系统的结构方框图(简图)；

图2为本系统的结构方框图(详图)。

图中：

10—激光器单元，

11—LS激光器，12—WP₁波片，13—ISO₁隔离器；

20—分光单元，

21—WP₂波片，22—BS₁分束器，23—WP₃波片，24—FC₁光纤耦合器，

25—WP₄波片，26—FC₂光纤耦合器；

30—稳频单元，

31—FCol₁光纤准直器，32—WP₅波片，33—BS₂分束器，

34—VC碱金属吸收池，35—WP₆波片，36—Ref₁反射镜，

37—PD₁光电探测器；

40—第1波导型电光调制器单元，

41—PMF₁单模保偏光纤，42—FEOM₁波导型电光调制器，

43—PMF₂单模保偏光纤；

50—第2波导型电光调制器单元，

51—PMF₃单模保偏光纤，52—FEOM₂波导型电光调制器，

53—PMF₄单模保偏光纤；

60—激光功率放大单元，

61—FCol₂光纤准直器，62—WP₇波片，63—ISO₂隔离器，64—WP₈波片，

65—LA激光放大器，66—WP₉波片，67—ISO₃隔离器；

70—功率控制单元，

71—WP₁₀波片，72—AOM声光调制器。

具体实施方式

下面结合附图和实例详细说明：

一、总体

如图1、2，本系统包括激光器单元10，分光单元20，稳频单元30，两个结构相同的第1波导型电光调制器单元40和第2波导型电光调制器单元50，激光功率放大单元60和功率控制单元70；

其光路为：激光器单元10产生单频激光，经过分光单元20后分为两束激光，其中一束输出激光依次经过第1波导型电光调制器单元40和稳频单元30后得到电学的反馈信号；另外一束输出激光依次经过第2波导型电光调制器单元50、激光功率放大单元60和功率控制单元70并传输到原子干涉仪的物理系统；

激光器单元(10)输出的激光频率在碱金属的D₂线跃迁频率正负失谐20GHz范围之内。

其中所有单元中无倍频器件。

二、功能部件

1、激光器单元10

激光器单元10包括LS激光器11、WP₁波片12和ISO₁隔离器13；

其光路为：LS激光器11输出单频激光，激光依次经过WP₁波片12和ISO₁隔离器13进行输出；

激光器11使用的激光管为DBF半导体激光管、DBR半导体激光管或布拉格光栅反馈的半导体激光管；

激光器11的输出波长为780nm、767nm、671nm、589nm或852nm，分别对应铷、钾、锂、钠或铯的D₂线跃迁波长。

当通过旋转器件角度而非通过波片来改变激光的偏振时，WP₁波片12可以省略。

2、分光单元20

分光单元20包括WP₂波片21、BS₁分束器22、WP₃波片23、FC₁光纤耦合器24、WP₄波片25和FC₂光纤耦合器26；

其光路为：入射激光经过WP₂波片21和BS₁分束器22后分为两束，其中一束经过WP₃波片23后通过FC₁光纤耦合器24耦合到PMF₁单模保偏光纤41中，另一束经过WP₄波片25后通过FC₂光纤耦合器26耦合到PMF₃单模保偏光纤51中。

当通过旋转器件角度而非通过波片来改变激光的偏振时，WP₂波片21、WP₃波片23和WP₄波片25中的一个或者多个可以省略。

3、稳频单元30

稳频单元30包括FCol₁光纤准直器31、WP₅波片32、BS₂分束器33、VC碱金属吸收池34、WP₆波片35、Ref₁反射镜36和PD₁光电探测器37；

其光路为：PMF₂单模保偏光纤43输出的激光经过FCol₁光纤准直器31进行准直后，依次经过WP₅波片32、BS₂分束器33、VC碱金属吸收池34和WP₆波片35后，通过Ref₁反射镜36进行反射，反射光沿入射光原路返回，依次经过WP₆波片35和VC碱金属吸收池34后，再经过BS₂分束器33反射后，又通过PD₁光电探测器37转化为电信号。

PD₁光电探测器37为高速探测器，探测带宽>10MHz；

碱金属吸收池34中的元素为锂、钠、钾、铷和铯中的一种；

锁频所用的激光为FEOM₁波导型电光调制器42产生的+1级或者-1级边带。

当通过旋转器件角度而非通过波片来改变激光的偏振时，WP₅波片32可以省略。

4、第1波导型电光调制器单元40

第1波导型电光调制器单元40包括PMF₁单模保偏光纤41、FEOM₁波导型电光调制器42和PMF₂单模保偏光纤43；

其光路为：激光由FC₁光纤耦合器24耦合到PMF₁单模保偏光纤41中，而后依次经过FEOM₁波导型电光调制器42和PMF₂单模保偏光纤43进行输出。

电光调制器的调制类型为相位调制或者强度调制，调制器的带宽>2GHz。

5、第2波导型电光调制器单元50

第2波导型电光调制器单元50和第1波导型电光调制器单元40的结构和功能相同。

第2波导型电光调制器单元50包括PMF₃单模保偏光纤51、FEOM₂波导型电光调制器52和PMF₄单模保偏光纤53；

其光路为：激光由FC₂光纤耦合器26耦合到PMF₃单模保偏光纤51中，而后依次经过FEOM₂波导型电光调制器52和PMF₄单模保偏光纤53进行输出。

6、激光功率放大单元60

激光功率放大单元60包括FCol₂光纤准直器61、WP₇波片62、ISO₂隔离器63、WP₈波片64、LA激光放大器65、WP₉波片66和ISO₃隔离器67；

其光路为：PMF₄单模保偏光纤53输出的激光经过FCol₂光纤准直器61进行准直后，依次经过WP₇波片62、ISO₂隔离器63、WP₈波片64、LA激光放大器65、WP₉波片66和ISO₃隔离器67后输出。

LA激光放大器65的类型为半导体锥形激光放大器，或者FP腔半导体从激光放大器。

当通过旋转器件角度而非通过波片来改变激光的偏振时，WP₇波片62、WP₈波片64和WP₉波片66中的一个或者多个可以省略。

7、功率控制单元70

功率控制单元70包括WP₁₀波片71和AOM声光调制器72；

其光路为：激光依次经过WP₁₀波片71以及AOM声光调制器72进行输出。

AOM声光调制器72的输出激光的布拉格阶数为+1或者-1。

当通过旋转器件角度而非通过波片来改变激光的偏振时，WP₁₀波片71可以省略。

二、工作原理

本系统的主要功能是产生用于原子干涉仪的所需要的激光。

激光器单元10的核心是一个单纵模输出的LS激光器11，例如，可以为780nm波长的DFB半导体激光器，通过改变激光器的工作电流或者其他参数，例如温度等，可以连续调谐激光器输出光束的频率；输出的激光经过WP₁波片12来改变它的偏振状态，从而适应ISO₁隔离器13的输入偏振状态；然后，激光通过ISO₁隔离器13进行输出，ISO₁隔离器13的作用是防止反射回来的激光进入LS激光器11从而导致输出激光频率的起伏。

激光器单元10输出的激光，首先通过分光单元20中的WP₂波片21，该波片用于改变激光的偏振；而后激光通过一个BS₁分束器22分为两束激光输出，两束激光分别经过WP₃波片23和WP₄波片25进行偏振调整，并通过FC₁光纤耦合器24和FC₂光纤耦合器26耦合进入PMF₁单模保偏光纤41和PMF₃单模保偏光纤51中；这两束光将分别用于边带稳频以及注入放大；例如，两束激光的光功率分别为1mW和20mW的780nm激光。

用于稳频的激光首先通过FEOM₁波导型电光调制器42进行调制，调制的类型可以是相位调制或者强度调制；设激光器单元10输出的激光频率为ω₀，FEOM₁波导型电光调制器42的调制频率为ω₁，则经过FEOM₁波导型电光调制器42调制后，激光频谱中将产生新的频率边带，例如对于±1级边带，其对应的频率为ω₀±ω₁。

调制过后的激光将送入饱和吸收谱线的稳频单元30，则每个边带都将产生对应的吸收谱线。通过将边带的频率锁定在原子谱线上，则可以实现激光载频相对于该原子谱线的失谐；例如将780nm激光的-1级边带锁定到铷-87的D₂线跃迁F＝2→F'＝CO2-3线，则激光载频相对于该跃迁的失谐为+ω₁；通过改变调制频率ω₁，可以相应地改变激光载频的输出频率，从而实现频率移动的目的。

分光单元20输出的另一束激光送入到FEOM₂波导型电光调制器52进行调制，调制的类型可以是相位调制或者强度调制；该调制的目的同样是为激光产生边带，从而增加输出激光的频率成分；设激光器单元10输出的激光频率为ω₀，FEOM₂波导型电光调制器52的调制频率为ω₂，则经过FEOM₂波导型电光调制器52调制后，激光频谱中将产生新的频率边带，例如对于±1级边带，其对应的频率为ω₀±ω₂；例如，激光载频对铷-85D₂线F＝3→F'＝4跃迁红失谐10MHz，则激光载频可用于实现铷-85的冷却激光，而令ω₂＝2.93GHz，则调制产生的+1级边带的频率和铷-85D₂线F＝2→F'＝3跃迁共振，可以用作铷-85的回泵激光；又例如，如果激光载频对铷-85D₂线F＝3→F'＝4跃迁红失谐200MHz，则激光载频可用于实现铷-85拉曼干涉的一束拉曼激光，而令ω₂＝3.04GHz，则调制产生的+1级边带可以用作铷-85拉曼干涉的另一束拉曼激光；这样，结合边带稳频实现的移频功能，就能够灵活地实现频率和边带的控制，从而可以实现激光冷却、拉曼操作、态制备和探测等功能。

由于冷却和拉曼干涉等操作对激光的功率都提出了一定的要求，经过调制的激光需要送入激光功率放大单元60进行功率放大，功率放大将采用传统的半导体锥形激光放大器或者FP腔半导体从激光放大器进行功率放大；例如对于780nm激光器，输出激光可以达到200mW以上。

放大后的激光将送入传统的AOM声光调制器72进行功率和开关控制；例如对于典型的声光调制器Gooch&Housego 3080-125型号，开关速度可以达到100ns，关断的功率消光比可以达到40dB以上，从而可以实现激光输出功率的控制，能够产生原子干涉仪所需要的各种激光时序脉冲。

三、实施例

1、实施例1

本系统可为⁸⁵Rb原子干涉仪提供激光。

具体系统方案为：

①激光器单元10中LS激光器11为DFB激光器，工作波长为780nm；②分光单元20的分光器件为偏振分光棱镜，分光比例为95/5；③第1、2波导型电光调制器单元40、50中调制器为光纤相位调制器；④稳频单元30中的碱金属气体泡为⁸⁷Rb单质气泡，探测器为滨松高速探测器；⑤激光功率放大单元60采用半导体锥形激光放大器进行放大；⑥功率控制单元70中的开关器件为声光调制器Gooch&Housego 3080-125型号。

工作过程：

激光器单元10的出射激光经过分光单元20后分为两束光，两束光的光功率比为95/5；其中，功率小的一束光由光纤传输至第1波导型电光调制器单元40；单频激光ω₀被FEOM₁波导型电光调制器42调制，调制频率为ω₁，而后传播至稳频单元30；利用稳频单元30，可将-1级边带ω₀-ω₁锁定在⁸⁷Rb原子D₂线的F＝2→F'＝CO2-3交叉峰上；在-1级边带ω₀-ω₁频率锁定的条件下，改变FEOM₁波导型电光调制器42调制频率ω₁，可以使得激光载频ω₀移动。

分光单元20的另一束光，首先经过第2波导型电光调制器单元50进行相位调制，调制频率为ω₂，调制会产生+1级边带ω₀+ω₂；改变调制频率ω₂，可以使+1级边带的频率发生移动；接着，包含频率ω₀和ω₀+ω₂的光束经过激光功率放大单元60使激光放大到合适的输出功率，而后激光经过功率控制单元70对激光的强度和开关进行控制。

在整个干涉仪的实验过程中，第1波导型电光调制器单元40产生的-1级边带的频率ω₀-ω₁始终锁定在⁸⁷Rb原子D₂线的F＝2→F'＝CO2-3交叉峰上；①在冷却阶段，调制频率设置为ω₁＝1.165GHz，ω₂＝2.930GHz，激光载频ω₀红失谐于⁸⁵Rb原子F＝3→F'＝4跃迁14.4MHz，+1级边带ω₀+ω₂与⁸⁵Rb原子F＝2→F'＝3跃迁共振，激光载频ω₀可以用作冷却光，+1级边带ω₀+ω₂可以用作回泵光；②在干涉阶段，调制频率设置为ω₁＝0.602GHz，ω₂＝3.035GHz，激光载频ω₀红失谐于⁸⁵Rb原子F＝3→F'＝3跃迁457MHz，+1级边带ω₀+ω₂红失谐于⁸⁵Rb原子F＝2→F'＝3跃迁457MHz，这两束激光可用作拉曼激光；③在探测阶段，调制频率设置为ω₁＝1.180GHz时，激光载频ω₀与⁸⁵Rb原子F＝3→F'＝4跃迁共振，可以用作探测光，探测原子末态；于是，本系统可以提供⁸⁵Rb原子干涉仪工作所需的所有激光束。

2、实施例2

本系统可以为⁸⁷Rb原子干涉仪提供激光。

具体系统方案为：

①激光器单元10中LS激光器为DBR激光器，工作波长为780nm；②分光单元20的分光器件为偏振分光棱镜，分光比例为95/5；③第1、2波导型电光调制器单元40、50中调制器为光纤幅度调制器，④稳频单元30中的碱金属气体泡为⁸⁵Rb单质气泡，探测器为滨松高速探测器；⑤激光功率放大单元60采用半导体锥形激光放大器；⑥功率控制单元70中的开关器件为声光调制器Gooch&Housego 3080-125型号。

工作过程：

激光器单元10的出射激光经过分光单元20后分为两束，两束光的光功率比为95/5；其中，功率小的一部分光束由光纤传输至第1波导型电光调制器单元40；单频激光ω₀被FEOM₁波导型电光调制器单元42调制，调制频率为ω₁，而后传播至稳频单元30；利用稳频单元30，可以将+1级边带ω₀+ω₁锁定在⁸⁵Rb原子D₂线的F＝3→F'＝4跃迁线上；在+1级边带ω₀+ω₁频率锁定的条件下，改变FEOM₁波导型电光调制器单元42调制频率ω₁，可以使得激光载频ω₀移动。

分光单元20另一束光的频率与激光器单元10输出激光频率一致，为ω₀；这束光束，首先经过第2波导型电光调制器单元50进行强度调制，调制频率为ω₂，调制会产生+1级边带ω₀+ω₂；改变调制频率ω₂，可以使+1级边带的频率发生移动；接着，包含频率ω₀和ω₀+ω₂的光束经过激光功率放大单元60使激光放大到合适的输出功率，而后激光经过功率控制单元70对激光的强度和开关进行控制。

在整个干涉仪的实验过程中，第1波导型电光调制器单元40产生的+1级边带的频率ω₀+ω₁始终锁定在⁸⁵Rb原子D₂线的F＝3→F'＝4跃迁线上；①在冷却阶段，调制频率设置为ω₁＝1.065GHz，ω₂＝6.588GHz，激光载频ω₀红失谐于⁸⁷Rb原子F＝2→F'＝3跃迁20MHz，+1级边带ω₀+ω₂与⁸⁷Rb原子F＝1→F'＝2跃迁共振，激光载频ω₀可以用作冷却光，+1级边带ω₀+ω₂可以用作回泵光；②在干涉阶段，调制频率设置为ω₁＝2.045GHz，ω₂＝6.835GHz，激光载频ω₀红失谐于⁸⁷Rb原子F＝2→F'＝3跃迁1GHz，+1级边带ω₀+ω₂红失谐于⁸⁷Rb原子F＝1→F'＝3跃迁1GHz，这两束激光可用作拉曼激光；③在探测阶段，调制频率设置为ω₁＝1.045GHz，激光载频与⁸⁷Rb原子F＝2→F'＝3跃迁共振，可以用作探测光，探测原子末态；于是，本系统可以提供⁸⁷Rb原子干涉仪工作所需的所有激光束。

四、实验结果

本发明以铷原子干涉仪为例，实现了整个系统的搭建，并结合干涉仪物理系统，实现了原子干涉仪中的冷却、光泵、干涉和探测等各个功能，实现了10⁸量级的原子数目的囚禁，重力测量精度达到了3×10^-7g/√Hz，并实现了5天的连续重力测量；本发明能够简化原子干涉仪的光学系统，提高原子干涉仪的集成度。

五、应用

本发明可用于原子干涉仪的各项应用，包括原子重力仪、陀螺仪和重力梯度仪等；同时本发明也能简化其它基于激光冷却原子的实验和仪器，包括冷原子喷泉钟和教研用冷原子源等。

Claims (8)

1.一种用于冷原子干涉仪的集成化光学系统，其特征在于：

包括激光器单元（10），分光单元（20），稳频单元（30），两个结构相同的第1波导型电光调制器单元（40）和第2波导型电光调制器单元（50），激光功率放大单元（60）和功率控制单元（70）；

其光路为：激光器单元（10）产生单频激光，经过分光单元（20）后分为两束激光，其中一束输出激光依次经过第1波导型电光调制器单元（40）和稳频单元（30）后得到电学的反馈信号；另外一束输出激光依次经过第2波导型电光调制器单元（50）、激光功率放大单元（60）和功率控制单元（70）进行输出；

激光器单元（10）输出的激光频率在碱金属的D₂线跃迁频率正负失谐20GHz范围之内。

2.按权利要求1所述的用于冷原子干涉仪的集成化光学系统，其特征在于：

所述的激光器单元（10）包括LS激光器（11）、WP₁波片（12）和ISO₁隔离器（13）；

其光路为：LS激光器（11）输出单频激光，激光依次经过WP₁波片（12）和ISO₁隔离器（13）进行输出。

3.按权利要求1所述的用于冷原子干涉仪的集成化光学系统，其特征在于：

所述的分光单元（20）包括WP₂波片（21）、BS₁分束器（22）、WP₃波片（23）、FC₁光纤耦合器（24）、WP₄波片（25）和FC₂光纤耦合器（26）；

其光路为：入射激光经过WP₂波片（21）和BS₁分束器（22）后分为两束，其中一束经过WP₃波片（23）后通过FC₁光纤耦合器（24）耦合到PMF₁单模保偏光纤（41）中，另一束经过WP₄波片（25）后通过FC₂光纤耦合器（26）耦合到PMF₃单模保偏光纤（51）中。

4.按权利要求1所述的用于冷原子干涉仪的集成化光学系统，其特征在于：

所述的稳频单元（30）包括FCol₁光纤准直器（31）、WP₅波片（32）、BS₂分束器（33）、VC碱金属吸收池（34）、WP₆波片（35）、Ref₁反射镜（36）和PD₁光电探测器（37）；

其光路为：PMF₂单模保偏光纤（43）输出的激光经过FCol₁光纤准直器（31）进行准直后，依次经过WP₅波片（32）、BS₂分束器（33）、VC碱金属吸收池（34）和WP₆波片（35）后，通过Ref₁反射镜（36）进行反射，反射光沿入射光原路返回，依次经过WP₆波片（35）和VC碱金属吸收池（34）后，再经过BS₂分束器（33）反射后，又通过PD₁光电探测器（37）转化为电信号。

5.按权利要求1所述的用于冷原子干涉仪的集成化光学系统，其特征在于：

所述的第1波导型电光调制器单元（40）包括PMF₁单模保偏光纤（41）、FEOM₁波导型电光调制器（42）和PMF₂单模保偏光纤（43）；

其光路为：激光由FC₁光纤耦合器（24）耦合到PMF₁单模保偏光纤（41）中，而后依次经过FEOM₁波导型电光调制器（42）和PMF₂单模保偏光纤（43）进行输出。

6.按权利要求1所述的用于冷原子干涉仪的集成化光学系统，其特征在于：

所述的第2波导型电光调制器单元（50）包括PMF₃单模保偏光纤（51）、FEOM₂波导型电光调制器（52）和PMF₄单模保偏光纤（53）；

其光路为：激光由FC₂光纤耦合器（26）耦合到PMF₃单模保偏光纤（51）中，而后依次经过FEOM₂波导型电光调制器（52）和PMF₄单模保偏光纤（53）进行输出。

7.按权利要求1所述的用于冷原子干涉仪的集成化光学系统，其特征在于：

所述的激光功率放大单元（60）包括FCol₂光纤准直器（61）、WP₇波片（62）、ISO₂隔离器（63）、WP₈波片（64）、LA激光放大器（65）、WP₉波片（66）和ISO₃隔离器（67）；

其光路为：PMF₄单模保偏光纤（53）输出的激光经过FCol₂光纤准直器（61）进行准直后，依次经过WP₇波片（62）、ISO₂隔离器（63）、WP₈波片（64）、LA激光放大器（65）、WP₉波片（66）和ISO₃隔离器（67）后输出。

8.按权利要求1所述的用于冷原子干涉仪的集成化光学系统，其特征在于：

所述的功率控制单元（70）包括WP₁₀波片（71）和AOM声光调制器（72）；

其光路为：激光依次经过WP₁₀波片（71）以及AOM声光调制器（72）进行输出。

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