CN111817130A - 一种用于serf陀螺仪的泵浦激光稳频装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置及方法，该装置由光学系统和电路系统两部分构成，两部分通过电线连接。光学系统包含温度传感器、加热片、原子气室和光电探测器，电路系统包含温控系统和信号处理系统。通过在光路中增加一个只包含碱金属的原子气室，产生窄的吸收峰从而实现高稳定性的频率稳定，配合电路系统对泵浦光的输出光频率进行稳频控制，实现高稳定的频率稳定。该发明克服了原有SERF陀螺仪泵浦激光无法直接利用陀螺工作用原子气室中碱金属吸收峰稳频的缺点，整体结构简单、易于实现，适用于SERF陀螺仪小型化。

Description

一种用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置及方法

技术领域

本发明属于SERF陀螺仪的激光稳频技术领域，尤其涉及一种用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置及方法。

背景技术

近年来，SERF陀螺仪技术发展迅速，大部分SERF陀螺仪都采用半导体激光器作为泵浦和探测激光。而半导体激光器的输出波长会随着激光器的温度和电流的变化产生相应的变化，对激光器的实际应用产生较大的影响。在SERF原子自旋陀螺仪中，泵浦激光的频率稳定性直接决定了原子极化率的稳定性，最终会影响陀螺仪的零偏稳定性。当利用陀螺仪实现高精度的测量时，激光器的频率漂移将严重限制陀螺仪的输出精度。因此，SERF陀螺仪要求采用激光有尽可能高的频率稳定性。

一般来说，可以通过控制激光器的驱动参数和外部环境，例如温度、电流及湿度等参数来稳定激光器的出光频率。但是温控和电流的极端稳定以及外界环境的控制技术难度较大，结构复杂且难以实现。因此需要更加有效的自动稳定闭环控制系统。

激光频率闭环控制方面，泵浦激光的频率稳定可以利用原子气室的碱金属吸收峰进行线性稳频或者饱和吸收稳频。SERF陀螺仪的工作原子气室中充有碱金属原子、惰性气体、缓冲气体。缓冲气体的作用是减少碱金属原子和惰性气体原子与气壁的碰撞，因而一般充有高于一个大气压的气体，进而导致工作原子气室的吸收峰很宽，一般来说大于1GHz，而太宽的吸收峰难以直接进行激光频率稳频。因此，泵浦激光无法直接利用SERF陀螺仪内原子气室的碱金属吸收峰进行泵浦激光频率闭环控制。

目前，SERF陀螺仪的泵浦光稳频一般在主光路中分出一束光，然后采用饱和吸收稳频方法或线性稳频方法。这两种方法都需要新增光路系统、加热保温结构、温度控制模块及信号检测模块。增加了SERF陀螺仪的光路调试和系统集成的复杂程度，不适于实现SERF陀螺仪的小型化。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置及方法，利用一个新的原子气室，构成一套泵浦激光稳频系统，实现泵浦激光频率的锁定，同时不增加SERF陀螺仪工作光路、结构以及温控和信号检测模块，克服了原有泵浦光稳频系统结构复杂不利于SERF陀螺仪小型化的缺点。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置，包括：泵浦激光、1/4波片、工作原子气室、稳频原子气室、主动磁补偿线圈、磁屏蔽筒、光电探测器、信号处理电路和激光控制器；其中，所述工作原子气室、所述稳频原子气室和所述主动磁补偿线圈均设置于所述磁屏蔽筒的内部；其中，所述主动磁补偿线圈的中心位置与所述磁屏蔽筒的中心位置相重合；所述工作原子气室位于所述主动磁补偿线圈的中心位置处；所述稳频原子气室沿泵浦光方向放置在所述工作原子气室的后方；激光控制器控制泵浦激光的输出功率和频率，泵浦激光通过1/4波片后变为圆偏振光，依次穿过工作原子气室和稳频原子气室后到达光电探测器；光电探测器探测经过工作原子气室和稳频原子气室后的圆偏振光信号，然后将圆偏振光信号转变为光电流信号后输出给信号处理电路；信号处理电路根据光电探测器输入的光电流信号，输出反馈信号给外部的泵浦激光器，使泵浦激光器输出稳频激光。

上述用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置中，所述信号处理电路包括I-V转换模块、电压放大模块和PID控制模块；其中，信号处理电路接收到光电流信号后，通过I-V转换模块将光电流信号转变为电压信号，然后将电压信号输出给电压放大模块进行信号放大，PID控制模块对放大后电压信号进行处理，然后输出反馈信号给外部的激光控制器，使泵浦激光器输出稳频激光。

上述用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置中，稳频步骤如下：步骤(1)：激光控制器对泵浦激光的输入电流进行锯齿波扫描，相应的泵浦激光通过工作原子气室和稳频原子气室后的输出光频率变化为锯齿波，设置泵浦激光扫描电流的幅度和中心值参数，使得光电探测器获得的光谱信号中的吸收峰位于锯齿波的中间位置，缩减锯齿波的幅度，使得探测器的光谱信号中仅有一个极窄吸收峰，更改所述锯齿波为正弦波；步骤(2)：步骤(1)中的正弦波采用DDS进行频率合成，通过更改相位累加器的频率控制字，并对所得波形进行平滑滤波，使得扫描正弦波频率为1KHz～10KHz；步骤(3)：当扫描波形由锯齿波变为正弦波后，泵浦激光向工作原子气室和稳频原子气室的输出光频率变化呈正弦波形式；当激光频率稳定在吸收峰时，光电探测器获得的光谱信号呈现出左右对称的半正弦波形，当激光频率漂移离开吸收峰位置时，当光电探测器获得的光谱信号呈左右非对称的半正弦波形；对两个半正弦波幅值进行做差，所得差值U(k)即为PID处理器的输入量，当所得差值为零表明激光频率稳定在吸收峰位置，当所得差值非零，将其输入到PID处理器控制回路的比例控制器和积分控制器中，完成PID的反馈控制；步骤(4)：信号处理电路中的PID控制电路对步骤所述对电压信号进行PID处理，将两个半波幅值差值U(k)乘以比例因子kp作为比例项，将U(k)乘以积分因子ki作为积分项，将比例项和积分项相加得到所需电压信号，经电压电流信号转换器即得到PID控制器的输出量I(k)，将I(k)输入到激光控制器中，进而通过PID参数实现泵浦激光稳频控制。

上述用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置中，还包括：温度传感器、加热装置和温度控制电路；其中，所述加热装置分别与工作原子气室、稳频原子气室相连接；所述温度传感器与所述工作原子气室相连接；所述温度控制电路的一端与所述温度传感器相连接，所述温度控制电路的另一端与所述加热装置相连接；温度传感器用于测量工作原子气室的温度，然后测量的温度输出给温度控制电路；加热装置根据温度控制电路的控制信号对工作原子气室和稳频原子气室进行加热；温度控制电路根据温度传感器测量的温度，输出控制信号给加热装置，用于保持工作原子气室和稳频原子气室的温度稳定。

上述用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置中，工作原子气室内充入的碱金属与所述稳频原子气室内充入的碱金属相同，所述稳频原子气室内充入的碱金属为Rb、Cs或者K。

上述用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置中，所述加热装置为无磁加热片。

一种用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频方法，所述方法包括如下步骤：步骤101：泵浦激光器输出的泵浦光，通过1/4波片变为圆偏振光依次穿过工作原子气室和稳频原子气室后到达光电探测器；步骤102：光电探测器将依次穿过工作原子气室和稳频原子气室的圆偏振光信号转换为电流信号；稳频原子气室的碱金属吸收峰位置与工作原子气室的碱金属吸收峰线宽不同，电流信号是工作原子气室的吸收峰信号和稳频原子气室的吸收峰信号的叠加信号；步骤103：光电探测器输出电流信号给信号处理电路，信号处理电路将电流信号转换为电压信号，信号处理电路根据电压信号和预设电压信号的差值，输出反馈信号给激光控制器，实现泵浦激光器输出的激光频率控制。

上述用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频方法中，还包括如下步骤：温度传感器用于测量工作原子气室的温度，然后测量的温度输出给温度控制电路；加热装置根据温度控制电路的控制信号对工作原子气室和稳频原子气室进行加热；温度控制电路根据温度传感器测量的温度，输出控制信号给加热装置，用于保持工作原子气室和稳频原子气室的温度稳定。

上述用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频方法中，所述信号处理电路包括I-V转换模块、电压放大模块和PID控制模块；其中，信号处理电路接收到光电流信号后，通过I-V转换模块将光电流信号转变为电压信号，然后将电压信号输出给电压放大模块进行信号放大，PID控制模块对放大后电压信号进行处理，然后输出反馈信号给外部的激光激光控制器，使泵浦激光器输出稳频激光。

上述用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频方法中，工作原子气室内充入的碱金属与所述稳频原子气室内充入的碱金属相同，所述稳频原子气室内充入的碱金属为Rb、Cs或者K。

上述用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频方法中，所述加热装置为无磁加热片。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明利用一个新的原子气室，构成一套泵浦激光稳频系统，可在陀螺内部实现泵浦激光器的吸收峰方式稳频；

(2)本发明利用一个新的原子气室进行泵浦激光稳频，利用原有泵浦光路、加热温控装置、温控电路及信号检测电路，不增加新的光路、电路和结构，降低了陀螺系统的复杂度，适用于SERF陀螺小型化；

(3)本发明利用一个新的原子气室进行泵浦激光稳频，可实现100MHz内稳频，现有泵浦激光器稳频技术主要通过控制激光管温度和电流实现只能达到GHz水平稳频；

(4)本发明利用新的原子气室进行激光稳频，高频扫描条件下，激光稳频不影响泵浦光对原子的极化控制，不会对原有SERF陀螺仪信号输出产生干扰；

(5)本发明采用的稳频方法简单，即通过一个新的原子气室，不需要复杂仪器；

(6)本发明新增的原子气室为纯碱金属气室，吸收峰极窄，可进一步提高泵浦激光的稳频精度。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置组成示意图；

图2为本发明用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1为本发明泵浦激光稳频装置组成示意图。如图1所示，该用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置包括泵浦激光、1/4波片1、工作原子气室3、稳频原子气室4、主动磁补偿线圈6、磁屏蔽筒7、光电探测器8、信号处理电路10和激光控制器11；其中，

所述工作原子气室3、所述稳频原子气室4和所述主动磁补偿线圈6均设置于所述磁屏蔽筒7的内部；其中，所述主动磁补偿线圈6的中心位置与所述磁屏蔽筒7的中心位置相重合；所述工作原子气室3位于所述主动磁补偿线圈6的中心位置处；所述稳频原子气室4沿泵浦光方向放置在所述工作原子气室3的后方；

激光控制器11控制泵浦激光的输出功率和频率，泵浦激光通过1/4波片1后变为圆偏振光，依次穿过工作原子气室3和稳频原子气室4后到达光电探测器8；

光电探测器8探测经过工作原子气室3和稳频原子气室4后的圆偏振光信号，然后将圆偏振光信号转变为光电流信号后输出给信号处理电路10；

信号处理电路10根据光电探测器8输入的光电流信号，输出反馈信号给外部的泵浦激光器，使泵浦激光器输出稳频激光。

信号处理电路10包括I-V转换模块、电压放大模块和PID控制模块；其中，信号处理电路10接收到光电流信号后，通过I-V转换模块将光电流信号转变为电压信号，然后将电压信号输出给电压放大模块进行信号放大，PID控制模块对放大后电压信号进行处理，然后输出反馈信号给外部的激光激光控制器11，使泵浦激光器输出稳频激光。

稳频步骤如下：

步骤(1)：激光控制器11对泵浦激光的输入电流进行锯齿波扫描，相应的泵浦激光通过工作原子气室3和稳频原子气室4后的输出光频率变化为锯齿波，设置泵浦激光扫描电流的幅度和中心值参数，使得光电探测器8获得的光谱信号中的吸收峰位于锯齿波的中间位置，缩减锯齿波的幅度，使得探测器8的光谱信号中仅有一个极窄吸收峰，更改所述锯齿波为正弦波；

步骤(2)：步骤(1)中的正弦波采用DDS进行频率合成，通过更改相位累加器的频率控制字，并对所得波形进行平滑滤波，使得扫描正弦波频率为1KHz～10KHz；

步骤(3)：当扫描波形由锯齿波变为正弦波后，泵浦激光向工作原子气室3和稳频原子气室4的输出光频率变化呈正弦波形式；当激光频率稳定在吸收峰时，光电探测器8获得的光谱信号呈现出左右对称的半正弦波形，当激光频率漂移离开吸收峰位置时，当光电探测器8获得的光谱信号呈左右非对称的半正弦波形；对两个半正弦波幅值进行做差，所得差值U(k)即为PID处理器的输入量，当所得差值为零表明激光频率稳定在吸收峰位置，当所得差值非零，将其输入到PID处理器控制回路的比例控制器和积分控制器中，完成PID的反馈控制；

步骤(4)：信号处理电路10中的PID控制电路对步骤(3)所述对电压信号进行PID处理，将两个半波幅值差值U(k)乘以比例因子kp作为比例项，将U(k)乘以积分因子ki作为积分项，将比例项和积分项相加得到所需电压信号，经电压电流信号转换器即得到PID控制器的输出量I(k)，将I(k)输入到激光控制器(11)中，进而通过PID参数实现泵浦激光稳频控制。

本实施例利用一个新的稳频原子气室4，构成一套泵浦激光稳频系统，实现泵浦激光频率的锁定，同时SERF陀螺仪内没有新增光路系统、温控装置和电路以及信号检测电路，克服了现有激光稳频技术中SERF陀螺无法进行小型化的缺点。

本实施例的实现原理为：在工作原子气室3正后方新增一稳频原子气室4，泵浦激光依次穿过工作原子气室3和稳频原子气室4。与SERF陀螺仪中的工作原子气室3相比，稳频原子气室4为纯碱金属原子气室，因此稳频原子气室4的碱金属吸收峰位置与SERF陀螺仪中工作原子气室3的碱金属吸收峰线宽不同。工作原子气室3线宽较大，一般大于1GHz，无法直接稳频，本发明可利用稳频原子气室4的窄吸收峰实现泵浦激光的频率稳定控制，同时保证了SERF陀螺仪内部不新增光路系统、温控装置和电路以及信号检测电路，整体结构简单，有利于SERF陀螺仪的小型化。

本发明利用原子气室气压影响碱金属吸收峰的线宽，在稳频原子气室4中充入与工作原子气室3相同的碱金属，确保泵浦激光可同时极化工作原子气室3和稳频原子气室4。

一种用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置，其组成示意图见图1。包括光学系统和电路系统；光学系统包括稳频泵浦激光、1/4波片1、温度传感器2、工作原子气室3、稳频原子气室4、加热装置5和光电探测器8；电路系统包括温度控制电路9和信号处理电路10。

温度传感器2用于测量工作原子气室3的温度，然后测量的温度输出给温度控制电路9。本实施例中，温度传感器2紧贴工作原子气室3安装。

本实施例中，加热装置5为无磁加热片。加热装置5根据温度控制电路9的控制信号对工作原子气室3进行加热，工作原子气室3和稳频原子气室4共用一套加热装置，工作原子气室3温度较高，加热装置5与稳频原子气室4间可增加隔热材料，确保稳频原子气室4的温度在碱金属饱和蒸汽压温度和工作原子气室3温度之间。最终使得稳频原子气室4的碱金属吸收峰更加尖锐，提高稳频信号对比度，保证泵浦激光的频率精度。

光电探测器8用于探测经过稳频原子气室4后的泵浦光信号，并将其转换为电流信号，然后光电探测器8输出电流信号给信号处理电路10。本实施例中，泵浦激光位于稳频原子气室4的一侧；光电探测器8位于稳频原子气室4的另一侧，与稳频泵浦激光相对。

温度控制电路9用于保持工作原子气室3和稳频原子气室4的温度稳定在固定值处，温度控制电路9根据温度传感器2测量的温度和稳频原子气室3的预设温度的差值，可采用负反馈或其他反馈电路形式进行温度控制，温度控制电路9输出控制信号给加热装置5。本实施例中，温度控制电路9输出电流信号给加热装置5，以保证工作原子气室3和稳频原子气室4的温度都能达到预设温度。

信号处理电路10将光电探测器8的电流信号转变为电压信号，然后进行滤波、放大，信号处理电路10根据电压信号和预设电压信号的差值，通过负反馈或其他反馈电路形式将反馈信号输入到泵浦激光器，实现泵浦激光器输出的激光频率控制。

一种用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频方法，其原理是：制备专门用于稳频的稳频原子气室4，稳频原子气室4的碱金属与SERF陀螺仪中原子气室的碱金属同类，但是稳频原子气室4为纯碱金属气室，吸收峰极窄。利用加热装置5对工作原子气室3和稳频原子气室4加热，使得稳频原子气室4的吸收峰信号增强，利用温度传感器2测量工作原子气室3温度，利用温度控制电路9实现工作原子气室3和稳频原子气室4的温度稳定控制。通过光电探测器8将穿过工作原子气室3和稳频原子气室4的光信号转换为电流信号，并通过信号处理电路10获得工作原子气室3和稳频原子气室4中碱金属的光谱信号，然后利用稳频原子气室4的窄峰再通过反馈信号锁定泵浦激光的频率，实现泵浦激光的频率锁定位置与SERF陀螺仪中原子气室中原子极化所需的泵浦激光频率符合。

用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频方法如图2所示，包括如下步骤：

步骤101、泵浦激光器输出的光，通过1/4波片后直接穿过工作原子气室3和稳频原子4；

步骤102、泵浦激光穿过工作原子气室3和稳频原子气室4后，光电探测器8探测到泵浦激光信号，然后将光信号转换为电流信号；

步骤103、探测器8输出电流信号给信号处理电路10，信号处理电路10将电流信号转换为电压信号，此电压信号即为光谱信号，信号处理电路10根据电压信号和预设电压信号的差值，输出反馈信号给激光控制器11，实现泵浦激光器输出的激光频率控制。

同时，利用温度传感器2将工作原子气室3的温度输出给温度控制电路9，温度控制电路9控制加热装置5对工作原子气室3和稳频原子气室4进行加热，即温度控制电路9对工作原子气室3和稳频原子气室4的温度进行稳定控制。

本发明利用一个新的原子气室，构成一套泵浦激光稳频系统，可在陀螺内部实现泵浦激光器的吸收峰方式稳频；本发明利用一个新的原子气室进行泵浦激光稳频，利用原有泵浦光路、加热温控装置、温控电路及信号检测电路，不增加新的光路、电路和结构，降低了陀螺系统的复杂度，适用于SERF陀螺小型化；本发明利用一个新的原子气室进行泵浦激光稳频，可实现100MHz内稳频，现有泵浦激光器稳频技术主要通过控制激光管温度和电流实现只能达到GHz水平稳频；本发明利用新的原子气室进行激光稳频，高频扫描条件下，激光稳频不影响泵浦光对原子的极化控制，不会对原有SERF陀螺仪信号输出产生干扰；本发明采用的稳频方法简单，即通过一个新的原子气室，不需要复杂仪器；本发明新增的原子气室为纯碱金属气室，吸收峰极窄，可进一步提高泵浦激光的稳频精度。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置，其特征在于包括：泵浦激光、1/4波片(1)、工作原子气室(3)、稳频原子气室(4)、主动磁补偿线圈(6)、磁屏蔽筒(7)、光电探测器(8)、信号处理电路(10)和激光控制器(11)；其中，

所述工作原子气室(3)、所述稳频原子气室(4)和所述主动磁补偿线圈(6)均设置于所述磁屏蔽筒(7)的内部；其中，所述主动磁补偿线圈(6)的中心位置与所述磁屏蔽筒(7)的中心位置相重合；所述工作原子气室(3)位于所述主动磁补偿线圈(6)的中心位置处；所述稳频原子气室(4)沿泵浦光方向放置在所述工作原子气室(3)的后方；

激光控制器(11)控制泵浦激光的输出功率和频率，泵浦激光通过1/4波片(1)后变为圆偏振光，依次穿过工作原子气室(3)和稳频原子气室(4)后到达光电探测器(8)；

光电探测器(8)探测经过工作原子气室(3)和稳频原子气室(4)后的圆偏振光信号，然后将圆偏振光信号转变为光电流信号后输出给信号处理电路(10)；

信号处理电路(10)根据光电探测器(8)输入的光电流信号，输出反馈信号给外部的泵浦激光器，使泵浦激光器输出稳频激光。

2.根据权利要求1所述的用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置，其特征在于：所述信号处理电路(10)包括I-V转换模块、电压放大模块和PID控制模块；其中，信号处理电路(10)接收到光电流信号后，通过I-V转换模块将光电流信号转变为电压信号，然后将电压信号输出给电压放大模块进行信号放大，PID控制模块对放大后电压信号进行处理，然后输出反馈信号给外部的激光激光控制器(11)，使泵浦激光器输出稳频激光。

3.根据权利要求1所述的用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置，其特征在于还包括：温度传感器(2)、加热装置(5)和温度控制电路(9)；其中，

所述加热装置(5)分别与工作原子气室(3)、稳频原子气室(4)相连接；

所述温度传感器(2)与所述工作原子气室(3)相连接；

所述温度控制电路(9)的一端与所述温度传感器(2)相连接，所述温度控制电路(9)的另一端与所述加热装置(5)相连接；

温度传感器(2)用于测量工作原子气室(3)的温度，然后测量的温度输出给温度控制电路(9)；

加热装置(5)根据温度控制电路(9)的控制信号对工作原子气室(3)和稳频原子气室(4)进行加热；

温度控制电路(9)根据温度传感器(2)测量的温度，输出控制信号给加热装置(5)，用于保持工作原子气室(3)和稳频原子气室(4)的温度稳定。

4.根据权利要求1所述的用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置，其特征在于：工作原子气室(3)内充入的碱金属与所述稳频原子气室(4)内充入的碱金属相同，所述稳频原子气室(4)内充入的碱金属为Rb、Cs或者K。

5.根据权利要求2所述的用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频装置，其特征在于：所述加热装置(5)为无磁加热片。

6.一种用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤101：泵浦激光器输出的泵浦光，通过1/4波片(1)变为圆偏振光依次穿过工作原子气室(3)和稳频原子气室(4)后到达光电探测器(8)；

步骤102：光电探测器(8)将依次穿过工作原子气室(3)和稳频原子气室(4)的圆偏振光信号转换为电流信号；稳频原子气室(4)的碱金属吸收峰位置与工作原子气室(3)的碱金属吸收峰线宽不同，电流信号是工作原子气室(3)的吸收峰信号和稳频原子气室(4)的吸收峰信号的叠加信号；

步骤103：光电探测器(8)输出电流信号给信号处理电路(10)，信号处理电路(10)将电流信号转换为电压信号，信号处理电路(10)根据电压信号和预设电压信号的差值，输出反馈信号给激光控制器(11)，实现泵浦激光器输出的激光频率控制。

7.根据权利要求6所述的用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频方法，其特征在于还包括如下步骤：

温度传感器(2)用于测量工作原子气室(3)的温度，然后测量的温度输出给温度控制电路(9)；

加热装置(5)根据温度控制电路(9)的控制信号对工作原子气室(3)和稳频原子气室(4)进行加热；

温度控制电路(9)根据温度传感器(2)测量的温度，输出控制信号给加热装置(5)，用于保持工作原子气室(3)和稳频原子气室(4)的温度稳定。

8.根据权利要求6所述的用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频方法，其特征在于：所述信号处理电路(10)包括I-V转换模块、电压放大模块和PID控制模块；其中，信号处理电路(10)接收到光电流信号后，通过I-V转换模块将光电流信号转变为电压信号，然后将电压信号输出给电压放大模块进行信号放大，PID控制模块对放大后电压信号进行处理，然后输出反馈信号给外部的激光控制器(11)，使泵浦激光器输出稳频激光。

9.根据权利要求6所述的用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频方法，其特征在于：工作原子气室(3)内充入的碱金属与所述稳频原子气室(4)内充入的碱金属相同，所述稳频原子气室(4)内充入的碱金属为Rb、Cs或者K。

10.根据权利要求6所述的用于SERF陀螺仪的泵浦激光稳频方法，其特征在于：所述加热装置(5)为无磁加热片。

Images