CN111256675B - 一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统 - Google Patents

一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于激光技术领域，公开了一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统，主要由平衡探测器、光电探测器和激光稳频信号处理系统和核磁共振陀螺基本系统组成。激光稳频信号处理系统输出的高频小幅调制信号输入到探测光激光器的注入电流调制端口，平衡探测器的“+”端口输出调制了的光检信号然后反馈输入给激光稳频信号处理系统，经过激光稳频信号处理系统的处理后生成PID反馈控制信号，最后将探测光的频率锁定在光谱信号的极值点；泵浦光的稳频与探测光稳频方法相同，将泵浦光的频率锁定在光谱信号的极值点。本系统设计结构简单，易于应用在核磁共振陀螺中，只利用陀螺系统本身装置条件，不需外部搭建稳频光学系统，就可实现泵浦光和探测光的稳频。

Description

一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统
技术领域：
本发明属于激光技术领域，涉及一种激光稳频系统，特别涉及一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统。
背景技术：
核磁共振陀螺(Nuclear Magnetic Resonance Gyroscope，NMRG)是一种基于原子自旋的高性能惯性导航传感器，被认为是未来高精度小尺寸陀螺仪的主要发展方向之一，是现在各国在惯性技术领域研究的重点。
在核磁共振陀螺中，泵浦光的作用是使原子自旋极化，原子对泵浦光光子的吸收与泵浦光的频率有关，因此，泵浦光频率的不稳定会导致原子自旋极化的波动，从而导致陀螺精度下降。探测光的作用是通过检测碱金属原子的横向自旋极化来提取惰性气体核自旋进动信息，由于穿过原子气室后的总的探测光光信号包含光旋转和光吸收，这二者都依赖于探测光频率，探测光频率的不稳定会导致陀螺信号测量的信噪比的波动，这也会导致陀螺精度下降。由此可见，在核磁共振陀螺中对泵浦光和探测光的激光实现稳频控制是核磁共振陀螺的关键技术之一。
通常所采用的激光稳频的方法是饱和吸收稳频法，但是这需要在陀螺系统外部再搭建两套光学系统的方式来实现泵浦光和探测光的激光稳频，这样会扩大陀螺系统的规模，使得陀螺系统更加的复杂，不利于核磁共振陀螺小型化的发展。因此，需要设计一种结构更简单、更易于应用在核磁共振陀螺上的的激光稳频系统。
发明内容：
为了解决上述问题，本发明基于饱和吸收稳频的原理，提出了一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统。
本发明提供的技术方案是：
如图1所示，一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统，所述系统包括：泵浦光激光器1、探测光激光器2、泵浦光扩束准直和偏振光学系统3、探测光扩束准直和偏振光学系统4、温箱5、三维亥姆霍兹线圈和磁场梯度线圈系统6、原子气室7、光电探测器8、1/2波片9、渥拉斯顿棱镜10、平衡探测器11、陀螺信号处理系统12、磁场驱动电路13、光强信号解调和低通滤波电路14、调制信号和PID控制信号发生器15、加法器16、扫描电压信号发生器17、磁屏蔽筒18；
所述一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统，包含同时对泵浦光和探测光的稳频。
所述泵浦光扩束准直和偏振光学系统3包含两个聚焦透镜、一个线偏振片和一个1/4波片，两个聚焦透镜用于对泵浦激光扩束准直，线偏振片和1/4波片用于产生圆偏振光进行光泵浦；
所述探测光扩束准直和偏振光学系统4包含两个聚焦透镜和一个线偏振片，两个聚焦透镜用于对探测激光扩束准直，线偏振片用于产生线偏振光进行原子自旋进动检测；
所述原子气室7含有碱金属铯原子蒸气、惰性气体氙气和缓冲气体氮气；
所述温箱5用于提供和维持原子气室所需要的温度；
所述三维亥姆霍兹线圈和磁场梯度线圈系统6和磁屏蔽筒18用于产生维持陀螺工作所需要的磁场环境和屏蔽外界环境磁场干扰；三维亥姆霍兹线圈和磁场梯度线圈系统6通过磁场驱动电路13来驱动，陀螺信号处理系统12提供磁场控制信号输入到磁场驱动电路13；
所述光强信号解调和低通滤波电路14、调制信号和PID控制信号发生器15、加法器16、扫描电压信号发生器17组成激光稳频信号处理系统；
所述调制信号和PID控制信号发生器15含有四个模块，两个Mod模块和两个PID模块，Mod模块用于产生和输出高频正弦波调制信号，PID模块通过设置PID调节参数，以对输入的误差信号产生PID反馈控制信号；
所述扫描电压信号发生器17用于产生三角波扫描电压信号输入到激光器的注入电流调节端口来扫描得到光谱信号曲线和误差信号曲线；
所述泵浦光激光器1发出的功率较大的激光经过扩束准直和偏振光学系统3后变为圆偏振光，此圆偏振光作为泵浦光照射原子气室7实现碱金属原子自旋极化，然后从原子气室7出射的泵浦光的光强信号通过光电探测器8检测到，光电探测器8输出的光检电压信号输入到激光稳频信号处理系统；
所述探测光激光器2发出的功率较小的激光经过扩束准直和偏振光学系统4后变为线偏振光，此线偏振光作为探测光照射原子气室7实现对碱金属原子自旋极化横向分量的探测，然后从原子气室7出射的探测光经过1/2波片9、渥拉斯顿棱镜10后分为两路偏振方向相互垂直的光，两路光的光强信号通过平衡探测器11检测到；所述平衡探测器11的“RF”端输出两路光强差分信号到陀螺信号处理系统12，同时平衡探测器11的“+”端输出的光检电压信号输入到激光稳频信号处理系统；
所述调制信号和PID控制信号发生器15输出高频小幅调制信号，此调制电压信号输入到泵浦光激光器1的注入电流调制端口，最后光电探测器8检测到的信号是调制的泵浦光强信号；
所述调制信号和PID控制信号发生器15输出高频小幅调制信号，此调制电压信号输入到探测光激光器2的注入电流调制端口，最后平衡探测器11检测到的信号是调制的探测光强信号；
所述光强信号解调和低通滤波电路14用于对由光电探测器8和平衡探测器11探测到的调制了的泵浦光强信号和探测光强信号分别进行解调并低通滤波后生成两个误差信号，两个误差信号分别导入到调制信号和PID控制信号发生器15产生两个PID反馈控制信号，然后分别与调制信号通过加法器16加在一起输入到泵浦光激光器1和探测光激光器2的注入电流调节端口，实现对泵浦光激光器1和探测光激光器2的稳频控制。
作为本发明的进一步改进，所述泵浦光激光器1和探测光激光器2均为DFB二极管激光器，其注入电流调节端口用于输入外部控制电压对注入电流线性调节，1V的调制电压对应约2mA的电流调节。
作为本发明的进一步改进，所述泵浦光激光器1和探测光激光器2均为DFB二极管激光器，并且泵浦光激光器1和探测光激光器2发出的激光频率和功率大小随其注入电流近似线性变化，泵浦光激光器1和探测光激光器2的注入电流调节端口输入外部控制电压对激光频率和功率大小近似线性调节。
作为本发明的进一步改进，所述平衡探测器11使用两个匹配好的大面积Si探头(320-1060nm)和一个超低噪声跨阻抗放大器以降低噪声，所述平衡探测器11的差分输出电压(RF-OUTPUT)与两个二极管中光电流(即两个光输入信号)之差成正比。
作为本发明的进一步改进，所述平衡探测器11还有两个快速监控输出端口(“+”和“-”)，两个快速监控输出端口分别测量每个探测器的输入功率水平以及RF调制信号，所述平衡探测器11的带宽范围是从DC至1MHz，共模抑制比≥30dB。
作为本发明的进一步改进，所述光电探测器8为硅自由空间型带放大的光电探测器，内置低噪声跨阻放大器，后接电压放大器，带宽范围到380MHz，具有1ns的脉冲响应，测量波长范围为400-1000nm。
作为本发明的进一步改进，所述光强信号解调和低通滤波电路14、调制信号和PID控制信号发生器15、加法器16、扫描电压信号发生器17组成的激光稳频信号处理系统每个部分的功能均通过模拟电路或数字信号处理设备来实现。
作为本发明的进一步改进，探测光的稳频点选取精细谱的中间的峰值点，此处对探测光的吸收较弱；泵浦光的稳频点选取吸收峰峰值点，此处对泵浦光的吸收较强。
作为本发明的进一步改进，所述调制信号和PID控制信号发生器15输出高频小幅调制信号的调制频率应尽量远离陀螺信号频率，以避免干扰陀螺信号和增加陀螺噪声。
作为本发明的进一步改进，对调制信号和PID控制信号发生器15输出的调制电压幅度和光强信号解调和低通滤波电路14的解调相位进行调节，可以将误差信号强度调到最大，误差信号曲线近似为光谱信号曲线的一次微分。
本发明可用于核磁共振陀螺的泵浦光和探测光的激光稳频，在本系统现有实验条件下，目前稳频精度达到大约6-10MHz水平。原子气室温度稳定度、激光功率稳定度、光学元件的性能、稳频信号处理系统电路自身噪声等决定了稳频精度；因此优化实验条件和PID参数后，稳频精度还可以进一步提高。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
本系统设计结构简单，易于应用在核磁共振陀螺中，基本上只利用陀螺系统本身装置条件，不需要外部搭建稳频光学系统，只需要对陀螺系统激光器的注入电流加一个微小调制，然后对光检信号进行一步稳频信号处理，就可以实现泵浦光和探测光的稳频。本系统的应用有利于核磁共振陀螺小型化的发展。
附图说明：
图1应用本发明提出的激光稳频方法的核磁共振陀螺系统装置。
附图标号：
1-泵浦光激光器；2-探测光激光器；3-泵浦光扩束准直和偏振光学系统；4-探测光扩束准直和偏振光学系统；5-温箱；6-三维亥姆霍兹线圈和磁场梯度线圈系统；7-原子气室；8-光电探测器；9-1/2波片；10-渥拉斯顿棱镜；11-平衡探测器；12-陀螺信号处理系统；13-磁场驱动电路；14-光强信号解调和低通滤波电路；15-调制信号和PID控制信号发生器；16-加法器；17-扫描电压信号发生器；18-磁屏蔽筒。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
根据修改后的发明内容对具体实施方式做适应性修改
一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统，所述系统包括：泵浦光激光器1、探测光激光器2、泵浦光扩束准直和偏振光学系统3、探测光扩束准直和偏振光学系统4、温箱5、三维亥姆霍兹线圈和磁场梯度线圈系统6、原子气室7、光电探测器8、1/2波片9、渥拉斯顿棱镜10、平衡探测器11、陀螺信号处理系统12、磁场驱动电路13、光强信号解调和低通滤波电路14、调制信号和PID控制信号发生器15、加法器16、扫描电压信号发生器17、磁屏蔽筒18；
所述一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统，包含同时对泵浦光和探测光的稳频。
所述泵浦光扩束准直和偏振光学系统3包含两个聚焦透镜、一个线偏振片和一个1/4波片，两个聚焦透镜用于对泵浦激光扩束准直，线偏振片和1/4波片用于产生圆偏振光进行光泵浦；
所述探测光扩束准直和偏振光学系统4包含两个聚焦透镜和一个线偏振片，两个聚焦透镜用于对探测激光扩束准直，线偏振片用于产生线偏振光进行原子自旋进动检测；
所述原子气室7含有碱金属铯原子蒸气、惰性气体氙气和缓冲气体氮气；
所述温箱5用于提供和维持原子气室所需要的温度；
所述三维亥姆霍兹线圈和磁场梯度线圈系统6和磁屏蔽筒18用于产生维持陀螺工作所需要的磁场环境和屏蔽外界环境磁场干扰；三维亥姆霍兹线圈和磁场梯度线圈系统6通过磁场驱动电路13来驱动，陀螺信号处理系统12提供磁场控制信号输入到磁场驱动电路13；
所述光强信号解调和低通滤波电路14、调制信号和PID控制信号发生器15、加法器16、扫描电压信号发生器17组成激光稳频信号处理系统；
所述调制信号和PID控制信号发生器15含有四个模块，两个Mod模块和两个PID模块，Mod模块用于产生和输出高频正弦波调制信号，PID模块通过设置PID调节参数，以对输入的误差信号产生PID反馈控制信号；
所述扫描电压信号发生器17用于产生三角波扫描电压信号输入到激光器的注入电流调节端口来扫描得到光谱信号曲线和误差信号曲线；
所述泵浦光激光器1发出的功率较大的激光经过扩束准直和偏振光学系统3后变为圆偏振光，此圆偏振光作为泵浦光照射原子气室7实现碱金属原子自旋极化，然后从原子气室7出射的泵浦光的光强信号通过光电探测器8检测到，光电探测器8输出的光检电压信号输入到激光稳频信号处理系统；
所述探测光激光器2发出的功率较小的激光经过扩束准直和偏振光学系统4后变为线偏振光，此线偏振光作为探测光照射原子气室7实现对碱金属原子自旋极化横向分量的探测，然后从原子气室7出射的探测光经过1/2波片9、渥拉斯顿棱镜10后分为两路偏振方向相互垂直的光，两路光的光强信号通过平衡探测器11检测到；所述平衡探测器11的“RF”端输出两路光强差分信号到陀螺信号处理系统12，同时平衡探测器11的“+”端输出的光检电压信号输入到激光稳频信号处理系统；
所述调制信号和PID控制信号发生器15输出高频小幅调制信号，此调制电压信号输入到泵浦光激光器1的注入电流调制端口，最后光电探测器8检测到的信号是调制的泵浦光强信号；
所述调制信号和PID控制信号发生器15输出高频小幅调制信号，此调制电压信号输入到探测光激光器2的注入电流调制端口，最后平衡探测器11检测到的信号是调制的探测光强信号；
所述光强信号解调和低通滤波电路14用于对由光电探测器8和平衡探测器11探测到的调制了的泵浦光强信号和探测光强信号分别进行解调并低通滤波后生成两个误差信号，两个误差信号分别导入到调制信号和PID控制信号发生器15产生两个PID反馈控制信号，然后分别与调制信号通过加法器16加在一起输入到泵浦光激光器1和探测光激光器2的注入电流调节端口，实现对泵浦光激光器1和探测光激光器2的稳频控制。
作为本发明的进一步改进，所述泵浦光激光器1和探测光激光器2均为DFB二极管激光器，其注入电流调节端口用于输入外部控制电压对注入电流线性调节。
作为本发明的进一步改进，所述泵浦光激光器1和探测光激光器2均为DFB二极管激光器，并且泵浦光激光器1和探测光激光器2发出的激光频率和功率大小随其注入电流近似线性变化，泵浦光激光器1和探测光激光器2的注入电流调节端口输入外部控制电压对激光频率和功率大小近似线性调节。
作为本发明的进一步改进，所述平衡探测器11使用两个匹配好的大面积Si探头(320-1060nm)和一个超低噪声跨阻抗放大器以降低噪声，所述平衡探测器11的差分输出电压(RF-OUTPUT)与两个二极管中光电流(即两个光输入信号)之差成正比。
作为本发明的进一步改进，所述平衡探测器11还有两个快速监控输出端口(“+”和“-”)，两个快速监控输出端口分别测量每个探测器的输入功率水平以及RF调制信号，所述平衡探测器11的带宽范围是从DC至1MHz，共模抑制比≥30dB。
作为本发明的进一步改进，所述光电探测器8为硅自由空间型带放大的光电探测器，内置低噪声跨阻放大器，后接电压放大器，带宽范围到380MHz，具有1ns的脉冲响应，测量波长范围为400-1000nm。
作为本发明的进一步改进，所述光强信号解调和低通滤波电路14、调制信号和PID控制信号发生器15、加法器16、扫描电压信号发生器17组成的激光稳频信号处理系统每个部分的功能均通过模拟电路或数字信号处理设备来实现。
作为本发明的进一步改进，探测光的稳频点选取精细谱的中间的峰值点，此处对探测光的吸收较弱；泵浦光的稳频点选取吸收峰峰值点，此处对泵浦光的吸收较强。
作为本发明的进一步改进，所述调制信号和PID控制信号发生器15输出高频小幅调制信号的调制频率应尽量远离陀螺信号频率，以避免干扰陀螺信号和增加陀螺噪声。
作为本发明的进一步改进，对调制信号和PID控制信号发生器15输出的调制电压幅度和光强信号解调和低通滤波电路14的解调相位进行调节，可以将误差信号强度调到最大，误差信号曲线近似为光谱信号曲线的一次微分。
下面以探测光的稳频来说明激光稳频信号处理系统对光强信号的处理过程：
首先，打开扫描电压信号发生器17的输出，产生三角波扫描电压信号(幅值5V)输入到探测光激光器的注入电流调节端口，将平衡探测器11的“+”端输出接到示波器上，来观察扫描得到的光谱信号曲线。由于扫描电压对激光器发出激光的频率和功率大小都同时进行近似线性扫描，因此光谱信号曲线不仅包含了原子气室的吸收光谱信息，也包含了激光功率扫描信息。
然后，打开调制信号和PID控制信号发生器15的Mod2模块以输出调制电压信号，将调制电压幅度调到合适值(50mV)，调制电压频率设定为50kHz(尽量远离陀螺本身信号频率)，现在调制电压信号和扫描电压信号一起输入到探测光激光器的注入电流调节端口，将平衡探测器11的“+”端输出接到光强信号解调和低通滤波电路14的SigIn2端口，调制信号和PID控制信号发生器15的Mod2输出接到光强信号解调和低通滤波电路14的RefIn2端口，于是光强信号解调和低通滤波电路14对输入的调制的光检信号进行解调并低通滤波后生成误差信号，误差信号通过光强信号解调和低通滤波电路14的ErrOut2端口输出，将ErrOut2端口接到示波器上，来观察扫描得到的误差信号曲线。通过调节调制电压幅度和解调相位可以将误差信号调到最大幅度。对比光谱信号曲线和误差信号曲线可以看到，解调得到的误差信号曲线近似为光谱信号曲线的一次微分。
然后，将三角波扫描电压信号也接到示波器上，手动调节探测光激光器的注入电流调节旋钮，使得光谱信号曲线的某个峰值点(对应误差信号曲线的0点，作为稳频参考点)水平移动到扫描电压三角波的上升沿或下降沿的中心点处，即扫描电压为0处。然后关闭扫描电压信号发生器17的输出。选取探测光稳频参考点要保证在这个参考点处，核磁共振陀螺中的磁力仪信号强度也较大。
然后，打开调制信号和PID控制信号发生器15的PID2模块，将误差信号ErrOut2端口接到PID2模块，PID2模块设置了合适的PID调节参数，用于对输入的误差信号产生合适的PID反馈控制信号，然后PID反馈控制信号与调制信号通过加法器16加在一起输入到探测光激光器2的注入电流调节端口，使探测激光频率的锁定在参考点处。
对泵浦光的稳频步骤与以上过程基本相同，只是探测出射的泵浦光强信号是用光电探测器8。选取泵浦光稳频参考点要保证在这个参考点处，原子气室对泵浦光的吸收也较大。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统，其特征在于，所述系统包括：泵浦光激光器(1)、探测光激光器(2)、泵浦光扩束准直和偏振光学系统(3)、探测光扩束准直和偏振光学系统(4)、温箱(5)、三维亥姆霍兹线圈和磁场梯度线圈系统(6)、原子气室(7)、光电探测器(8)、1/2波片(9)、渥拉斯顿棱镜(10)、平衡探测器(11)、陀螺信号处理系统(12)、磁场驱动电路(13)、光强信号解调和低通滤波电路(14)、调制信号和PID控制信号发生器(15)、加法器(16)、扫描电压信号发生器(17)、磁屏蔽筒(18)；所述激光稳频系统同时对泵浦光和探测光稳频；
所述泵浦光扩束准直和偏振光学系统(3)包含两个聚焦透镜、一个线偏振片和一个1/4波片，两个聚焦透镜用于对泵浦激光扩束准直，线偏振片和1/4波片用于产生圆偏振光进行光泵浦；
所述探测光扩束准直和偏振光学系统(4)包含两个聚焦透镜和一个线偏振片，两个聚焦透镜用于对探测激光扩束准直，线偏振片用于产生线偏振光进行原子自旋进动检测；
所述原子气室(7)含有碱金属铯原子蒸气、惰性气体氙气和缓冲气体氮气；
所述温箱(5)用于提供和维持原子气室(7)所需要的温度；
所述三维亥姆霍兹线圈和磁场梯度线圈系统(6)和磁屏蔽筒(18)用于产生维持陀螺工作所需要的磁场环境和屏蔽外界环境磁场干扰；三维亥姆霍兹线圈和磁场梯度线圈系统(6)通过磁场驱动电路(13)来驱动，陀螺信号处理系统(12)提供磁场控制信号输入到磁场驱动电路(13)；
所述光强信号解调和低通滤波电路(14)、调制信号和PID控制信号发生器(15)、加法器(16)、扫描电压信号发生器(17)组成激光稳频信号处理系统；
所述调制信号和PID控制信号发生器(15)含有四个模块，两个Mod模块和两个PID模块，Mod模块用于产生和输出高频正弦波调制信号，PID模块通过设置PID调节参数，以对输入的误差信号产生PID反馈控制信号；
所述扫描电压信号发生器(17)用于产生三角波扫描电压信号输入到激光器的注入电流调节端口来扫描得到光谱信号曲线和误差信号曲线；
所述泵浦光激光器(1)发出的功率较大的激光经过扩束准直和偏振光学系统(3)后变为圆偏振光，此圆偏振光作为泵浦光照射原子气室(7)实现碱金属原子自旋极化，然后从原子气室(7)出射的泵浦光的光强信号通过光电探测器(8)检测到，光电探测器(8)输出的光检电压信号输入到激光稳频信号处理系统；
所述探测光激光器(2)发出的功率较小的激光经过扩束准直和偏振光学系统(4)后变为线偏振光，此线偏振光作为探测光照射原子气室(7)实现对碱金属原子自旋极化横向分量的探测，然后从原子气室(7)出射的探测光经过1/2波片(9)、渥拉斯顿棱镜(10)后分为两路偏振方向相互垂直的光，两路光的光强信号通过平衡探测器(11)检测到；所述平衡探测器(11)的“RF”端输出两路光强差分信号到陀螺信号处理系统(12)，同时平衡探测器(11)的“+”端输出的光检电压信号输入到激光稳频信号处理系统；
所述调制信号和PID控制信号发生器(15)输出高频小幅调制信号，并将其输入到泵浦光激光器(1)的注入电流调制端口，最后光电探测器(8)检测到的信号是调制的泵浦光强信号；
所述调制信号和PID控制信号发生器(15)输出高频小幅调制信号，并将其输入到探测光激光器(2)的注入电流调制端口，最后平衡探测器(11)检测到的信号是调制的探测光强信号；
所述光强信号解调和低通滤波电路(14)用于对由光电探测器(8)和平衡探测器(11)探测到的调制了的泵浦光强信号和探测光强信号分别进行解调并低通滤波后生成两个误差信号，两个误差信号分别导入到调制信号和PID控制信号发生器(15)产生两个PID反馈控制信号，然后分别与调制信号通过加法器(16)加在一起输入到泵浦光激光器(1)和探测光激光器(2)的注入电流调节端口，实现对泵浦光激光器(1)和探测光激光器(2)的稳频控制。
2.如权利要求1所述的一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统，其特征在于：所述泵浦光激光器(1)和探测光激光器(2)均为DFB二极管激光器，其注入电流调节端口用于输入外部控制电压对注入电流线性调节，1V的调制电压对应2mA的电流调节。
3.如权利要求1所述的一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统，其特征在于：所述泵浦光激光器(1)和探测光激光器(2)均为DFB二极管激光器，并且泵浦光激光器(1)和探测光激光器(2)发出的激光频率和功率大小随其注入电流线性变化，泵浦光激光器(1)和探测光激光器(2)的注入电流调节端口输入外部控制电压对激光频率和功率大小线性调节。
4.如权利要求1所述的一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统，其特征在于：所述平衡探测器(11)使用两个匹配好的大面积Si探头和一个超低噪声跨阻抗放大器以降低噪声，所述平衡探测器(11)的差分输出电压与两个二极管中光电流之差成正比。
5.如权利要求1所述的一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统，其特征在于：所述平衡探测器(11)还有两个快速监控输出端口，两个快速监控输出端口分别测量每个探测器的输入功率水平以及RF调制信号，所述平衡探测器(11)的带宽范围是从DC至1MHz，共模抑制比≥30dB。
6.如权利要求1所述的一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统，其特征在于：所述光电探测器(8)为硅自由空间型带放大的光电探测器，内置低噪声跨阻放大器，后接电压放大器，带宽范围到380MHz，具有1ns的脉冲响应，测量波长范围为400-1000nm。
7.如权利要求1所述的一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统，其特征在于：所述光强信号解调和低通滤波电路(14)、调制信号和PID控制信号发生器(15)、加法器(16)、扫描电压信号发生器(17)组成的激光稳频信号处理系统每个部分的功能均通过模拟电路或数字信号处理设备来实现。
8.如权利要求1所述的一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统，其特征在于：探测光的稳频点选取精细谱的中间的峰值点，此处对探测光的吸收较弱；泵浦光的稳频点选取吸收峰峰值点，此处对泵浦光的吸收较强。
9.如权利要求1所述的一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统，其特征在于：所述调制信号和PID控制信号发生器(15)输出高频小幅调制信号的调制频率应远离陀螺信号频率，以避免干扰陀螺信号和增加陀螺噪声。
10.如权利要求1所述的一种用于核磁共振陀螺的激光稳频系统，其特征在于：对调制信号和PID控制信号发生器(15)输出的调制电压幅度和光强信号解调和低通滤波电路(14)的解调相位进行调节，以将误差信号强度调到最大，误差信号曲线为光谱信号曲线的一次微分。
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