CN114488551B - 一种用于原子干涉仪的光纤分束模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于原子干涉仪的光纤分束模块，包括箱体以及可开启的顶盖，所述箱体上设有多个耦合头，用于作为光路的入口或出口，每个耦合头上均设有光纤；所述耦合头包括第一耦合头、第二耦合头、第三耦合头、第四耦合头、第五耦合头、第六耦合头和第七耦合头，所述第一耦合头和第二耦合头的光轴平行设置，第七耦合头与第二耦合头对向设置，第三耦合头、第四耦合头、第五耦合头和第六耦合头的光轴相互平行、且均垂直第一耦合头的光轴设置；在箱体内还集成了多个光学元器件，通过各个元器件复用可实现多种光路系统搭建，且其结构简单紧凑、体积小，便于搬运，进行光路系统搭建时操作简便。
Description
技术领域
本发明涉及量子精密测量技术领域，具体涉及一种用于原子干涉仪的光纤分束模块。
背景技术
近些年来，原子干涉仪在精密测量领域得到了广泛的应用，如旋转速率测量、重力加速度测量、重力梯度测量、牛顿引力常数测量等。而原子干涉仪需要多束频率、功率不同的激光束来实现原子的冷却、囚禁、抛射、干涉及探测等功能。为实现上述功能，需要用到声光调制器(以下简称AOM)对激光进行移频或是作为光开关作用来搭建激光光路系统。
目前实验室通常有如下几种光路系统搭建方式，一是基于光学平台搭建，将声光调制器等器件集成于一体。这种光路系统调节方便但体积庞大、可搬运性差、稳定性较低。二是将各激光器与所需光路结合，根据不同功能定制AOM单个光路模块。这种光路系统可搬运，稳定性也有一定保证，但通用性差，更换困难。三是基于1.5μm通信波段光纤器件搭建的光纤化光学系统，可有较多成熟器件选择使用。这种光路稳定性好，但需要引入倍频模块，增加了激光光路系统功耗及体积。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种用于原子干涉仪的光纤分束模块，其集成了多个光学元器件，通过各个元器件复用可实现多种光路系统搭建，且其结构简单紧凑、体积小，便于搬运，进行光路系统搭建时操作简便。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种用于原子干涉仪的光纤分束模块，包括箱体以及可开启的顶盖，所述箱体上设有多个耦合头，用于作为光路的入口或出口，每个耦合头上均设有光纤；所述耦合头包括第一耦合头、第二耦合头、第三耦合头、第四耦合头、第五耦合头、第六耦合头和第七耦合头，所述第一耦合头和第二耦合头的光轴平行设置，第七耦合头与第二耦合头对向设置，第三耦合头、第四耦合头、第五耦合头和第六耦合头的光轴相互平行、且均垂直第一耦合头的光轴设置；
沿所述第一耦合头的光轴依次设置有第一1/2波片、第三偏振分光棱镜、第三1/2波片组、第二偏振分光棱镜、第二1/2波片组、第一偏振分光棱镜、声光调制器、透镜组、挡片和第一反射镜；
沿所述第二耦合头的光轴依次设有第二1/2波片、第四偏振分光棱镜、第五1/2波片组、第五偏振分光棱镜、第六1/2波片组和第六偏振分光棱镜；
沿所述第三耦合头的光轴设有第一双波片组，所述第一双波片组与第四偏振分光棱镜通过光路连接；
沿所述第四耦合头的光轴依次设有第二双波片组、第五偏振分光棱镜和第四1/2波片组，所述第四1/2波片组与第二偏振分光棱镜通过光路连接；
沿所述第五耦合头的光轴依次设有第三双波片组和第一1/2波片组，所述第六偏振分光棱镜位于第三双波片组和第一1/2波片组之间的光路上，第一1/2波片组与所述第一偏振分光棱镜通过光路连接；
沿所述第六耦合头的光轴依次设有第四双波片组和可拆卸的第二反射镜，第二反射镜设置在第一反射镜与声光调制器之间，且声光调制器的光轴、第二反射镜的反射面和第四双波片组的光轴通过光路连接；
所述第七耦合头与第二耦合头对向设置，沿第七耦合头的光轴设有第三1/2波片，所述第三1/2波片与第六偏振分光棱镜通过光路连接。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
优选的，所述第一双波片组、第二双波片组、第三双波片组和第四双波片组分别包括同轴设置的1/2波片和1/4波片，可对1/2波片和/或1/4波片旋转调整光束偏振性。
优选的，所述第一反射镜和透镜组之间还设有挡片，所述挡片用于阻挡第一反射镜的反射光中的部分衍射光，以防止其干扰其他光学元件。
优选的，所述第一耦合头、第二耦合头、第三耦合头、第四耦合头、第五耦合头、第六耦合头和第七耦合头均为光输入/输出通用端口，光可通过其中任意一个耦合头的光纤入射，经过光路从其他耦合头的光纤出射。
优选的，所述声光调制器为自由空间声光调制器。
优选的，多个所述耦合头为五维调整活动耦合头，其水平及俯仰方向可变、焦距可微调。
优选的，所述光纤为单模保偏光纤。
本发明的有益效果是：本发明的用于原子干涉仪的光纤分束模块，其集成了多个光学元器件，通过各个元器件复用可实现多种光路系统搭建，一体多用，结构紧凑、体积小，集成度高，通用性强，方便搬运及更换，减小了激光光路系统体积，增强了激光光路系统的稳定性，进行光路系统搭建时操作简便。
附图说明
图1为本发明整体结构俯视角示意图；
图2为本发明实施例一光路结构示意图；
图3为本发明实施例一光路原理示意图；
图4为本发明实施例二光路结构示意图；
图5为本发明实施例二光路原理示意图；
图6为本发明实施例三光路结构示意图；
图7为本发明实施例三光路原理示意图；
图8为本发明实施例四光路结构示意图；
图9为本发明实施例四光路原理示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、反射镜，2、挡片，3、透镜组，4、箱体，5、声光调制器，6、第一1/2波片组，7、第一偏振分光棱镜，8、第二1/2波片组，9、第二偏振分光棱镜，10、第三1/2波片组，11、第三偏振分光棱镜，11a、第一1/2波片，12、第一耦合头，12a、第一光纤，13、第四1/2波片组，14、第二耦合头，14a、第二光纤，15、第四偏振分光棱镜4，15a、第二1/2波片，16、第五1/2波片组，17、第一双波片组，18、第五偏振分光棱镜，19、第三耦合头，19a、第三光纤，20、第二双波片组，21、第四耦合头，21a、第四光纤，22、第六1/2波片组，23、第六偏振分光棱镜，24、第三双波片组，25、第五耦合头，25a、第五光纤，26、第四双波片组，27、第六耦合头，27a、第六光纤，28、射频连接端，29、第三1/2波片，30、第七耦合头，30a、第七光纤，31、第二反射镜。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
主实施例：
如图1及图2所示，本实施例提供一种用于原子干涉仪的光纤分束模块，包括箱体4以及可开启的顶盖，所述箱体4上设有多个耦合头，用于作为光路的入口或出口，每个耦合头上均设有光纤；所述耦合头包括第一耦合头12、第二耦合头14、第三耦合头19、第四耦合头21、第五耦合头25、第六耦合头27和第七耦合头30，所述第一耦合头12和第二耦合头14的光轴平行设置，第七耦合头30与第二耦合头14对向设置，第三耦合头19、第四耦合头21、第五耦合头25和第六耦合头27的光轴相互平行、且均垂直第一耦合头12的光轴设置；
沿所述第一耦合头12的光轴依次设置有第一1/2波片11a、第三偏振分光棱镜11、第三1/2波片组10、第二偏振分光棱镜9、第二1/2波片组8、第一偏振分光棱镜7、声光调制器5、透镜组3、挡片2和第一反射镜1；
沿所述第二耦合头14的光轴依次设有第二1/2波片15a、第四偏振分光棱镜15、第五1/2波片组16、第五偏振分光棱镜18、第六1/2波片组22和第六偏振分光棱镜23；
沿所述第三耦合头19的光轴设有第一双波片组17，所述第一双波片组17与第四偏振分光棱镜15通过光路连接；
沿所述第四耦合头21的光轴依次设有第二双波片组20、第五偏振分光棱镜18和第四1/2波片组13，所述第四1/2波片组13与第二偏振分光棱镜9通过光路连接；
沿所述第五耦合头25的光轴依次设有第三双波片组24和第一1/2波片组6，所述第六偏振分光棱镜23位于第三双波片组24和第一1/2波片组6之间的光路上，第一1/2波片组6与所述第一偏振分光棱镜7通过光路连接；
沿所述第六耦合头27的光轴依次设有第四双波片组26和可拆卸的第二反射镜31，第二反射镜31通过反射镜安装座可拆卸地设置在第一反射镜1与声光调制器5之间，且声光调制器5的光轴、第二反射镜31的反射面和第四双波片组26的光轴通过光路连接；
所述第七耦合头30与第二耦合头14对向设置，沿第七耦合头30的光轴设有第三1/2波片29，所述第三1/2波片29与第六偏振分光棱镜23通过光路连接。
在上述技术方案的基础上，本实施例还可以做如下改进。
作为优选的方案，所述第一双波片组17、第二双波片组20、第三双波片组24和第四双波片组26分别包括同轴设置的1/2波片和1/4波片，所述1/2波片和1/4波片可拆卸和/或旋转。通过对这四个双波片组进行1/2波片和1/4波片的组合调整，以及旋转1/2波片和1/4波片的角度，可调整光束偏振性。
作为优选的方案，所述第一反射镜1和透镜组3之间还设有挡片2，所述挡片2用于阻挡第一反射镜1的反射光中的部分衍射光，以防止其干扰其他光学元件，防止第一反射镜1反射的光线对其余光学元件造成干扰。
本实施例中，所述第一耦合头12、第二耦合头14、第三耦合头19、第四耦合头21、第五耦合头25、第六耦合头27和第七耦合头30均为光输入/输出通用端口，光可通过其中任意一个耦合头的光纤入射，经过设置好的光路从其他耦合头的光纤出射。
作为优选的方案，所述声光调制器5为自由空间声光调制器。
作为优选的方案，多个所述耦合头为五维调整活动耦合头，其水平及俯仰方向可变、焦距可微调。可根据光路需要，对对应的耦合头进行调整。
作为优选的方案，所述光纤采用单模保偏光纤，以保证光信号传输的稳定性以及保证光信号具有较远的传输距离。
本实施例的光纤分束模块，尤其适用于原子干涉仪，其集成了多个光学元器件，通过各个元器件复用可实现原子干涉仪需要的多种光路系统搭建，一体多用，结构紧凑、体积小，集成度高，通用性强，方便搬运及更换，减小了激光光路系统体积，增强了激光光路系统的稳定性，进行光路系统搭建时操作简便。
实施例一：
如图2～图3所示，本实施例利用主实施例的光纤分束模块中的第一耦合头12和第三耦合头19做输入端口，搭建AOM double-pass(声光调制器双通)和二合一模块。
本实施例中，不使用第二反射镜31，为了避免第二反射镜31对光路造成阻挡，因此第二反射镜31拆卸。
从激光器出射的第一束激光通过第一光纤12a，经第一耦合器12准直后入射至模块内，然后透过第一1/2波片11a入射至第三偏振分光棱镜11，第三偏振分光棱镜11输出第一透射光和第一反射光，旋转调整第一1/2波片11a，使得第一透射光最强、第一反射光最弱。第一透射光透过第三1/2波片组10入射至第二偏振分光棱镜9，第二偏振分光棱镜9输出第二透射光和第二反射光，同样的，旋转调节第三1/2波片组10，使得第二透射光最强、第二反射光最弱。第三偏振分光棱镜11和第二偏振分光棱镜9主要是对入射的激光滤偏，减小偏振带来的分光影响，保证后续光路抖动一致性和稳定性。
第二偏振分光棱镜9输出的第二透射光透过第二1/2波片组8，入射到第一偏振分光棱镜7，经过第一偏振分光棱镜7输出第三透射光和第三反射光，同样的，旋转调整第二1/2波片组8，使第三透射光最强、第三反射光最弱。然后第一偏振分光棱镜7输出的第三透射光入射到声光调制器5中。声光调制器5透通过射频连接端与外部的信号源通信连接，以驱动声光调制器5工作。声光调制器5对入射的第三透射光进行调制，经声光调制器5产生单通零级光和±1、±2级等衍射光，这些衍射光经透镜组3进行缩束。调整第三透射光与声光调制器5的角度，使得+1级衍射光最强(其为所需要的衍射光)，±2级衍射光就很弱，可以忽略不计。设置好挡片2的角度，单通零级光等衍射光被挡片2挡住后，单通+1级(或-1级)衍射光经第一反射镜1反射形成单通+1级(或-1级)反射光，单通+1级(或-1级)反射光经过透镜组3，再经过声光调制器5形成双通0级、±1级等衍射光。双通+1级(或-1级)衍射光入射到第一偏振分光棱镜7并经过第一偏振分光棱镜7反射到达第一1/2波片组6处，透过第一1/2波片组6再经过第六偏振分光棱镜23形成第四透射光和第四反射光。调节第一1/2波片组6中的1/4波片以调节第四反射光和第四透射光的比例。第四透射光透过第三双波片组24后，从第五耦合头25上的第五光纤25a输出。根据光路需求，可旋转第三双波片组24，改变第三双波片组24中1/2波片及1/4波片角度，第三双波片组24输出的激光可对准第五光纤25a的轴向，改善第五耦合头25输出激光的偏振。
第四反射光透过第六1/2波片组22入射第五偏振分光棱镜18，第五偏振分光棱镜18朝向第五1/2波片组16输出第五透射光、朝向第二双波片组20输出第五反射光。通过旋转调整第六1/2波片组22，可根据需求调整第五透射光和第五反射光的比例。第五反射光经过第二双波片组20后，从第四耦合头21上的第四光纤21a输出。同理的，可旋转第二双波片组20，改变第二双波片组20中1/2波片及1/4波片角度，第二双波片组20输出的激光可对准第五光纤25a的轴向，改善第四耦合头21输出激光的偏振，实测线性偏振大于30dB。
本实施例中，采用了第五耦合头25和第四耦合头21作为AOM double-pass输出端口。本实施例还通过第二耦合头14实现激光的二和一输出，具体实现过程如下：
第五透射光通过第五1/2波片组16后入射第四偏振分光棱镜15，第四偏振分光棱镜15输出第六透射光和第六反射光，第六透射光朝向第二1/2波片15a。通过调节第五1/2波片组16中1/2波片及1/4波片的角度，使得第四偏振分光棱镜15输出的第六透射光最强、第六反射光最弱，第六反射光可忽略。第六透射光通过第二1/2波片15a后，经第二耦合头14的第二光纤14a输出。第二1/2波片15a对输出的激光进行滤偏。
将第三耦合头19作为第二束激光源的入口，激光器输出的第二束激光通过第三耦合头19中的第三光纤19a输入本模块。第二束激光经第一双波片组17后入射第四偏振分光棱镜15，经过第四偏振分光棱镜15的反射后朝向第二1/2波片15a输出第七反射光，第七反射光与第六透射光相互叠加并经过第二1/2波片15a从第二耦合头14的第二光纤14a输出。通过旋转调节第二1/2波片15a，可调节输出的第七反射光与第六透射光的比例。
实施例二：
如图4～图5所示，在主实施例的基础上，本实施例利用主实施例的光纤分束模块，可用第一耦合头12和第二耦合头14做输入端口来搭建AOM single-pass(声光调制器单通)和一分三组合模块。
与实施例一的模块在结构上的区别主要在于，第二反射镜31在安装座上安装就位，调整第二反射镜31反射面的角度，使得声光调制器5的输出端与第二反射镜31反射面法线的夹角等于第四双波片组26的输入端与第二反射镜31反射面法线的夹角，使得声光调制器5的输出端出射光能通过第二反射镜31的反射面反射到达第四双波片组26的输入端。
从激光器出射的第一束激光通过第一光纤12a，经第一耦合器12准直后入射至模块内，然后透过第一1/2波片11a入射至第三偏振分光棱镜11，第三偏振分光棱镜11输出第一透射光和第一反射光，旋转调整第一1/2波片11a，使得第一透射光最强、第一反射光最弱。第一透射光透过第三1/2波片组10入射至第二偏振分光棱镜9，第二偏振分光棱镜9输出第二透射光和第二反射光，同样的，旋转调节第三1/2波片组10，使得第二透射光最强、第二反射光最弱。第三偏振分光棱镜11和第二偏振分光棱镜9主要是对入射的激光滤偏，减小偏振带来的分光影响，保证后续光路抖动一致性和稳定性。本实施例中，如图5所示的原理图所示，为了简化装置结构，也可省去第一1/2波片11a以及第三偏振分光棱镜11，使经第一耦合器12准直后的激光直接入射到第三1/2波片组10。
第二偏振分光棱镜9输出的第二透射光透过第二1/2波片组8，入射到第一偏振分光棱镜7，经过第一偏振分光棱镜7输出第三透射光和第三反射光，同样的，旋转调整第二1/2波片组8，使第三透射光最强、第三反射光最弱。然后第一偏振分光棱镜7输出的第三透射光入射到声光调制器5中。声光调制器5透通过射频连接端与外部的信号源通信连接，以驱动声光调制器5工作。声光调制器5对入射的第三透射光进行调制，经声光调制器5产生单通零级光和±1、±2级等衍射光，挡住零级衍射光，微调声光调制器5的角度，使得+1级(或者-1级)衍射光最强、±2级衍射光最弱，以至于±2级衍射光可忽略。+1级(或者-1级)衍射光直接透过经第二反射镜31的反射面反射后注入第四双波片组26，第四双波片组26输出的激光耦合进第六耦合头27，然后注入第六光纤27a输出，达到AOM single-pass输出的目的，第六光纤27a输出的激光可用做光路中光开关或移频使用。
本实施例中，采用了第六耦合头27作为AOM single-pass输出端口。本实施例还通过第二耦合头14作为输入，第三耦合头19、第四耦合头21和第五耦合头25作输出，实现激光的一分三输出，具体实现过程如下：
激光器出射的第二束激光经第二光纤14a入射，经第二耦合头14准直后，透过第二1/2波片15a入射至第四偏振分光棱镜15，第四偏振分光棱镜15朝向第五1/2波片组16输出第四透射光、向第一双波片组17输出第四反射光。根据光路需求，可旋转调整第二光纤14a的角度，以调整第四透射光和第四反射光的比例。第四反射光经第一双波片组17输出到第三耦合头19，透过第三耦合头19上的第三光纤19a输出。通过旋转调整第一双波片组17中1/2波片和1/4波片的组合以及角度，可调整第三耦合头19上输出的光的偏振情况。第四透射光经第五1/2波片组16入射到第五偏振分光棱镜18内，第五偏振分光棱镜18朝向第六1/2波片组22输出第五透射光、且朝向第二双波片组20输出第五反射光。第五反射光经第二双波片组20输出到第四耦合头21，透过第四耦合头21上的第四光纤21a输出。同理的，通过旋转调整第二双波片组20中1/2波片和1/4波片的组合以及角度，可调整第四耦合头21上输出的光的偏振情况。第五透射光经第六1/2波片组22入射到第六偏振分光棱镜23内，第六偏振分光棱镜23输出第六透射光和第六反射光，第六反射光朝向第二双波片组24。透过旋转调整第六1/2波片组22的角度，可调整第六透射光和第六反射光的比例，使得第六反射光最强、第六透射光最弱，直至第六透射光的强度可忽略。第六反射光经第二双波片组24输出到第五耦合头25，透过第五耦合头25上的第五光纤25a输出。同理的，通过旋转调整第二双波片组24中1/2波片和1/4波片的组合以及角度，可调整第五耦合头25上输出的光的偏振情况。本实施例中，第四双波片组26、第二双波片组24、第二双波片组20和第一双波片组17均是用以对准光纤轴向，改善输出光偏振。
综上所述，本实施例通过将第一耦合头12作为第一束激光的输入、第六耦合头27作为AOM single-pass输出端口，通过将第二耦合头14作为第二束激光的输入、将第三耦合头19、第四耦合头21和第五耦合头25作为第二束激光一分三的三个输出端口，实现了在一个模块内完成AOM single-pass以及一分三组合的目的。
实施例三：
如图6～图7所示，在主实施例的基础上，本实施例利用主实施例的光纤分束模块，可用第一耦合头12输入端口来搭建AOM single-pass(声光调制器单通)和四分束组合模块。
同实施例二一样，本实施例与实施例一的模块在结构上的区别主要在于，第二反射镜31在安装座上安装就位，调整第二反射镜31反射面的角度，使得声光调制器5的输出端与第二反射镜31反射面法线的夹角等于第四双波片组26的输入端与第二反射镜31反射面法线的夹角，使得声光调制器5的输出端出射光能通过第二反射镜31的反射面反射到达第四双波片组26的输入端。
与实施例二的结构相比，本实施例在实施例二的结构上增加使用了第一1/2波片组6，第一1/2波片组6的位置设置见主实施例的描述。
对于搭建AOM single-pass部分，本实施例与实施例二相同，具体如下：
从激光器出射的第一束激光通过第一光纤12a，经第一耦合器12准直后入射至模块内，然后透过第一1/2波片11a入射至第三偏振分光棱镜11，第三偏振分光棱镜11输出第一透射光和第一反射光，旋转调整第一1/2波片11a，使得第一透射光最强、第一反射光最弱。第一透射光透过第三1/2波片组10入射至第二偏振分光棱镜9，第二偏振分光棱镜9输出第二透射光和第二反射光，同样的，旋转调节第三1/2波片组10，使得第二透射光最强、第二反射光最弱。第三偏振分光棱镜11和第二偏振分光棱镜9主要是对入射的激光滤偏，减小偏振带来的分光影响，保证后续光路抖动一致性和稳定性。本实施例中，如图7所示的原理图所示，为了简化装置结构，也可省去第一1/2波片11a以及第三偏振分光棱镜11，使经第一耦合器12准直后的激光直接入射到第三1/2波片组10。
第二偏振分光棱镜9输出的第二透射光透过第二1/2波片组8，入射到第一偏振分光棱镜7，经过第一偏振分光棱镜7输出第三透射光和第三反射光，同样的，旋转调整第二1/2波片组8，可调整第三透射光与第三反射光的输出比例。然后第一偏振分光棱镜7输出的第三透射光入射到声光调制器5中。声光调制器5透通过射频连接端与外部的信号源通信连接，以驱动声光调制器5工作。声光调制器5对入射的第三透射光进行调制，经声光调制器5产生单通零级光和±1、±2级等衍射光，挡住零级衍射光，微调声光调制器5的角度，使得+1级(或者-1级)衍射光最强、±2级衍射光最弱，以至于±2级衍射光可忽略。+1级(或者-1级)衍射光直接透过经第二反射镜31的反射面反射后注入第四双波片组26，第四双波片组26输出的激光耦合进第六耦合头27，然后注入第六光纤27a输出，达到AOM single-pass输出的目的，第六光纤27a输出的激光可用做光路中光开关或移频使用。
本实施例中，与实施例二同样采用了第六耦合头27作为AOM single-pass输出端口。本实施例还通过利用第一偏振分光棱镜7输出的反射光作为四分束功能模块的光源输入，将第二耦合头14、第三耦合头19、第四耦合头21和第五耦合头25分别作为四路输出，实现激光的四分束输出，具体实现过程如下：
第一偏振分光棱镜7输出的第三反射光入射到第一1/2波片组6的输入端，通过第一1/2波片组6的输出端入射进第六偏振分光棱镜23，第六偏振分光棱镜23输出第四透射光与第四反射光，根据光路需求，旋转调节第一1/2波片组6的角度可调节第四透射光与第四反射光的比例。第四透射光通过第三双波片组24从第五耦合头25的第五光纤25a输出，第三双波片组24的输出端对准第五光纤25a的轴向，通过调节第三双波片组24中1/2波片和1/波片的组合以及角度，可调整第五耦合头25输出的光的偏振。
第四反射光经过第六1/2波片组22射入第五偏振分光棱镜18，第五偏振分光棱镜18输出第五透射光与第五反射光。根据光路需求，旋转调节第六1/2波片组22的角度可调节第五透射光与第五反射光的比例。第五反射光通过第二双波片组20从第四耦合头21的第四光纤21a输出，第二双波片组20的输出端对准第四光纤21a的轴向，通过调节第二双波片组20中1/2波片和1/波片的组合以及角度，可调整第四耦合头21输出的光的偏振。
第五反射光经过第五1/2波片组16射入第四偏振分光棱镜15，第四偏振分光棱镜15输出第六透射光与第六反射光。根据光路需求，旋转调节第五1/2波片组16的角度可调节第六透射光与第六反射光的比例。第六反射光经过第一双波片组17从第三耦合头19的第三光纤19a输出，第一双波片组17的输出端对准第三光纤19a的轴向，通过调节第一双波片组17中1/2波片和1/波片的组合以及角度，可调整第三耦合头19输出的光的偏振。
第五透射光经过第二1/2波片15a从第二耦合头14的第二光纤14a输出，第二1/2波片15a对准第二光纤14a的轴向，通过旋转调节第二1/2波片15a的角度，可调整第二耦合头14输出的光的偏振。
综上所述，本实施例通过将第一耦合头12作为激光的输入端口、第六耦合头27作为AOM single-pass输出端口，将第二耦合头14、第三耦合头19、第四耦合头21和第五耦合头25作为四分束的输出端口，成功搭建了AOM single-pass(声光调制器单通)和四分束组合模块。
实施例四：
如图8～图9所示，在主实施例的基础上，本实施例利用主实施例的光纤分束模块，可用第一耦合头12和第七耦合头30作为两个输入端口来搭建AOM double-pass(声光调制器双通)合束和一分三组合模块。
本实施例与实施例一的模块在结构上一致，主要区别在于通过对光学元件的调整，使其实现不同的光路。
本实施例中，实现AOM double-pass输出的光路以及原理可参考实施例一，相关内容见下方描述。本实施例中，基于AOM double-pass输出的基础上搭建AOM double-pass(声光调制器双通)合束输出，区别主要在于，在实施例一的AOM double-pass输出基础上，增加使用了第七耦合头30作为第二束激光的输入端口。具体方案如下：
与实施例相同的，本实施例不使用第二反射镜31，为了避免第二反射镜31对光路造成阻挡，因此第二反射镜31拆卸。
从激光器出射的第一束激光通过第一光纤12a，经第一耦合器12准直后入射至模块内，然后透过第一1/2波片11a入射至第三偏振分光棱镜11，第三偏振分光棱镜11输出第一透射光和第一反射光，旋转调整第一1/2波片11a，使得第一透射光最强、第一反射光最弱。第一透射光透过第三1/2波片组10入射至第二偏振分光棱镜9，第二偏振分光棱镜9输出第二透射光和第二反射光，同样的，旋转调节第三1/2波片组10，使得第二透射光最强、第二反射光最弱。第三偏振分光棱镜11和第二偏振分光棱镜9主要是对入射的激光滤偏，减小偏振带来的分光影响，保证后续光路抖动一致性和稳定性。
第二偏振分光棱镜9输出的第二透射光透过第二1/2波片组8，入射到第一偏振分光棱镜7，经过第一偏振分光棱镜7输出第三透射光和第三反射光，同样的，旋转调整第二1/2波片组8，使第三透射光最强、第三反射光最弱。然后第一偏振分光棱镜7输出的第三透射光入射到声光调制器5中。声光调制器5透通过射频连接端与外部的信号源通信连接，以驱动声光调制器5工作。声光调制器5对入射的第三透射光进行调制，经声光调制器5产生单通零级光和±1、±2级等衍射光，这些衍射光经透镜组3进行缩束。调整第三透射光与声光调制器5的角度，使得+1级衍射光最强(其为所需要的衍射光)，±2级衍射光就很弱，可以忽略不计。设置好挡片2的角度，单通零级光等衍射光被挡片2挡住后，单通+1级(或-1级)衍射光经第一反射镜1反射形成单通+1级(或-1级)反射光，单通+1级(或-1级)反射光经过透镜组3，再经过声光调制器5形成双通0级、±1级等衍射光。双通+1级(或-1级)衍射光入射到第一偏振分光棱镜7并经过第一偏振分光棱镜7反射到达第一1/2波片组6处，透过第一1/2波片组6再经过第六偏振分光棱镜23形成第四透射光和第四反射光。调节第一1/2波片组6中的1/4波片以调节第四反射光和第四透射光的比例。第四透射光透过第三双波片组24后，从第五耦合头25上的第五光纤25a输出。根据光路需求，可旋转第三双波片组24，改变第三双波片组24中1/2波片及1/4波片角度，第三双波片组24输出的激光可对准第五光纤25a的轴向，改善第五耦合头25输出激光的偏振。上述方案完成了AOM double-pass的单束光输出。
在上述方案的基础上，激光器出射的第二束激光通过第七光纤30a，经第七耦合头30准直后入射至模块内，然后透过第三1/2波片29入射至第六偏振分光棱镜23，第六偏振分光棱镜23输出第五透射光和第五反射光，通过旋转调节第三1/2波片29的角度，可调节第五透射光和第五反射光的比例，此时调整第五反射光最强、第五透射光最弱，直至第五透射光的强度可忽略。经过第六偏振分光棱镜23，第五反射光叠加到第四透射光上，共同经过第三双波片组24的调整后，从第五耦合头25上的第五光纤25a输出，以实现了AOM double-pass的合束输出。
在本实施例中，还将第二偏振分光棱镜9输出的第二反射光作为一分三模块的入射光源。具体方案如下：
第二偏振分光棱镜9输出的第二反射光经过第四1/2波片组13入射到第五偏振分光棱镜18中，第五偏振分光棱镜18输出第六透射光和第六反射光，通过旋转调节第四1/2波片组13的角度可调整第六透射光和第六反射光的比例。第六透射光经过第二双波片组20到达第四耦合头21，从第四耦合头21上的第四光纤21a输出。通过旋转调节第二双波片组20的角度可调整第四耦合头21输出光的偏振。
第六反射光经过第五1/2波片组16入射到第四偏振分光棱镜15，第四偏振分光棱镜15输出第七透射光和第七反射光，通过旋转调节第五1/2波片组16的角度可调整第七透射光和第七反射光的比例。第七反射光经过第一双波片组17到达第三耦合头19，从第三耦合头19上的第三光纤19a输出。通过旋转调节第一双波片组17的角度可调整第三耦合头19输出光的偏振。
第七透射光经过第二1/2波片15a到达第二耦合头14，从第二耦合头14上的第二光纤14a输出。通过旋转调节第二1/2波片15a的角度可调整第二耦合头14输出光的偏振。
综上所述，本实施例中将第一耦合头12以及第七耦合头30作为两路光源输入，将第五耦合头25作为AOM double-pass合束输出端口，将第二耦合头14、第三耦合头19和第四耦合头21作为一分三的分束输出端口，达到了将本模块用作AOM double-pass合束和一分三组合的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于原子干涉仪的光纤分束模块，其特征在于，包括箱体(4)以及可开启的顶盖，所述箱体(4)上设有多个耦合头，用于作为光路的入口或出口，每个耦合头上均设有光纤；所述耦合头包括第一耦合头(12)、第二耦合头(14)、第三耦合头(19)、第四耦合头(21)、第五耦合头(25)、第六耦合头(27)和第七耦合头(30)，所述第一耦合头(12)和第二耦合头(14)的光轴平行设置，第七耦合头(30)与第二耦合头(14)对向设置，第三耦合头(19)、第四耦合头(21)、第五耦合头(25)和第六耦合头(27)的光轴相互平行、且均垂直第一耦合头(12)的光轴设置；
沿所述第一耦合头(12)的光轴依次设置有第一1/2波片(11a)、第三偏振分光棱镜(11)、第三1/2波片组(10)、第二偏振分光棱镜(9)、第二1/2波片组(8)、第一偏振分光棱镜(7)、声光调制器(5)、透镜组(3)、挡片(2)和第一反射镜(1)；
沿所述第二耦合头(14)的光轴依次设有第二1/2波片(15a)、第四偏振分光棱镜(15)、第五1/2波片组(16)、第五偏振分光棱镜(18)、第六1/2波片组(22)和第六偏振分光棱镜(23)；
沿所述第三耦合头(19)的光轴设有第一双波片组(17)，所述第一双波片组(17)与第四偏振分光棱镜(15)通过光路连接；
沿所述第四耦合头(21)的光轴依次设有第二双波片组(20)、第五偏振分光棱镜(18)和第四1/2波片组(13)，所述第四1/2波片组(13)与第二偏振分光棱镜(9)通过光路连接；
沿所述第五耦合头(25)的光轴依次设有第三双波片组(24)和第一1/2波片组(6)，所述第六偏振分光棱镜(23)位于第三双波片组(24)和第一1/2波片组(6)之间的光路上，第一1/2波片组(6)与所述第一偏振分光棱镜(7)通过光路连接；
沿所述第六耦合头(27)的光轴依次设有第四双波片组(26)和可拆卸的第二反射镜(31)，第二反射镜(31)设置在第一反射镜(1)与声光调制器(5)之间，且声光调制器(5)的光轴、第二反射镜(31)的反射面和第四双波片组(26)的光轴通过光路连接；
所述第七耦合头(30)与第二耦合头(14)对向设置，沿第七耦合头(30)的光轴设有第三1/2波片(29)，所述第三1/2波片(29)与第六偏振分光棱镜(23)通过光路连接。
2.根据权利要求1所述一种用于原子干涉仪的光纤分束模块，其特征在于，所述第一双波片组(17)、第二双波片组(20)、第三双波片组(24)和第四双波片组(26)分别包括同轴设置的1/2波片和1/4波片，可对1/2波片和/或1/4波片旋转调整光束偏振性。
3.根据权利要求1所述一种用于原子干涉仪的光纤分束模块，其特征在于，所述第一反射镜(1)和透镜组(3)之间还设有挡片(2)，所述挡片(2)用于阻挡第一反射镜(1)的反射光中的部分衍射光，以防止其干扰其他光学元件。
4.根据权利要求1所述一种用于原子干涉仪的光纤分束模块，其特征在于，所述第一耦合头(12)、第二耦合头(14)、第三耦合头(19)、第四耦合头(21)、第五耦合头(25)、第六耦合头(27)和第七耦合头(30)均为光输入/输出通用端口，光可通过其中任意一个耦合头的光纤入射，经过光路从其他耦合头的光纤出射。
5.根据权利要求1所述一种用于原子干涉仪的光纤分束模块，其特征在于，所述声光调制器(5)为自由空间声光调制器。
6.根据权利要求1所述一种用于原子干涉仪的光纤分束模块，其特征在于，多个所述耦合头为五维调整活动耦合头，其水平及俯仰方向可变、焦距可微调。
7.根据权利要求1所述一种用于原子干涉仪的光纤分束模块，其特征在于，所述光纤为单模保偏光纤。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN110112648A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-08-09 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | 在单程和双程复合模式下的半导体锥形激光放大系统 |
| CN110568625A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-12-13 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 偏振可调的激光扩束准直器 |
| CN111579099A (zh) * | 2020-04-21 | 2020-08-25 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 紧凑型冷原子干涉信息获取装置 |
| CN112097644A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-12-18 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 拼接光栅位移测量系统及测量方法 |
| CN112857591A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-28 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种用于冷原子干涉仪的单激光源光纤激光系统 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110112648A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-08-09 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | 在单程和双程复合模式下的半导体锥形激光放大系统 |
| CN110568625A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-12-13 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 偏振可调的激光扩束准直器 |
| CN111579099A (zh) * | 2020-04-21 | 2020-08-25 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 紧凑型冷原子干涉信息获取装置 |
| CN112097644A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-12-18 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 拼接光栅位移测量系统及测量方法 |
| CN112857591A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-28 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种用于冷原子干涉仪的单激光源光纤激光系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 用于冷原子制备的激光扩束准直器的研制;郝安庆;贾森;解来运;蔡勇;王先华;;光子学报(03);第16-22页 * |
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