一种提高冷原子重力仪空间光路性能的方法与流程

本发明涉及光电子，具体涉及一种提高冷原子重力仪空间光路性能的方法。

背景技术：

1、冷原子重力仪通过不同频率的光实现对原子的操纵。激光光路主要由频率锁定光路和频率调制光路组成。频率锁定光路为整个重力测量过程提供频率基准，保证后续多种光的频率稳定性；在频率调制光路中，通过声光调制器aom等移频器件，产生操纵冷原子干涉过程中所需的囚禁冷却光、回泵光、清除光、拉曼光和探测光等不同频率以及功率的光束。

2、为了尽可能的减小光路体积同时提高生产效率，光学元件通常通过紫外胶(uv胶)粘接在光学底板上。在冷原子重力仪光路中，受限于光学元件以及底板本身的质量，为了保证光沿着特定的角度输出，光学元件与底板之间通常存在楔形空隙，楔形空隙利用紫外固化胶填满，楔形间隙过大可能会导致粘接的稳定性以及牢固性下降。目前常用的紫外胶通常是自由基型的丙烯酸类胶水，由于聚合反应带来的原子间距离变化以及单体到聚合物的自由体积变化，在固化的过程中不可避免的将出现体积的收缩，这种收缩通常会导致光学元件的姿态改变，引起输出光角度的变化，进而影响耦合效率的提高。

技术实现思路

1、基于上述表述，本发明提供了一种提高冷原子重力仪空间光路性能的方法，以解决现有技术中冷原子重力仪光路输出光角度变化的技术问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种提高冷原子重力仪空间光路性能的方法，其包括如下步骤：

4、s1，构建装调光路，所述装调光路包括装调移频光路、基准件和自准直仪，所述装调移频光路包括沿光传播方向设置的输入光纤、准直器、第一偏振分光器、声光调制器、第一半波片、三角反射镜、第二半波片和第二偏振分光器，所述基准件设置于所述输入光纤的前端，所述自准直仪设置于所述第二偏振分光器的后端；

5、s2，预装调筛选，将光学元件自然放置在基板上，测得光学元件与基板之间的胶液填充角度，将光学元件装载至经典移频光路中，按照输出光需要调整的角度大小对光学元件排序并编号，筛选出符合预定要求的光学元件；

6、s3，固化预补偿，通过胶液将光学元件固化在基板上，获取胶液的实际线性收缩率，根据胶液收缩的角度变化量对光学元件的安装角度做角度预补偿；

7、其中，所述光学元件为第一偏振分光器和第二偏振分光器中的任一种。

8、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

9、进一步的，所述符合预定要求的光学元件为角度调整量在预定范围内就能使输出光角度与基准件一致的光学元件。

10、进一步的，所述符合预定要求的光学元件为不需要角度调整就能使输出光角度与基准件一致的光学元件。

11、进一步的，所述胶液为紫外固化胶。

12、进一步的，设定所述胶液收缩的角度变化量为x，实际线性收缩率为a，胶液填充角度为α，则有x＝a*α，预补偿角度为(a*α)/(1-a)。

13、进一步的，所述经典移频光路的光线在所述三角反射镜处呈直角反射，所述自准直仪可移动至所述三角反射镜后端。

14、进一步的，所述角度预补偿包括利用调整支架沿胶液线性收缩方向相反的方向调整所述光学元件。

15、与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

16、(1)该方法通过预装调的方案，可以筛选出更符合每个步骤装调所需的元器件，减小装调过程中的角度调整幅度，增加粘接的牢固性以及环境适应性，提高装调效率；

17、(2)通过建立楔形间隙角度与固化收缩角度变化之间的关系，建立有效的角度预补偿机制，对固化收缩角度进行预补偿可以更好地控制输出光角度，提高耦合输出激光功率；

18、(3)将预装调与角度预补偿机制有机结合，可以在提高最终耦合输出光功率的同时，提高粘接的牢固性，增加使用寿命。

技术特征：

1.一种提高冷原子重力仪空间光路性能的方法，其包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的提高冷原子重力仪空间光路性能的方法，其特征在于，所述符合预定要求的光学元件为角度调整量在预定范围内就能使输出光角度与基准件一致的光学元件。

3.根据权利要求2所述的提高冷原子重力仪空间光路性能的方法，其特征在于，所述符合预定要求的光学元件为不需要角度调整就能使输出光角度与基准件一致的光学元件。

4.根据权利要求1所述的提高冷原子重力仪空间光路性能的方法，其特征在于，所述胶液为紫外固化胶。

5.根据权利要求1所述的提高冷原子重力仪空间光路性能的方法，其特征在于，设定所述胶液收缩的角度变化量为x，实际线性收缩率为a，胶液填充角度为α，则有x＝a*α，预补偿角度为(a*α)/(1-a)。

6.根据权利要求1所述的提高冷原子重力仪空间光路性能的方法，其特征在于，所述经典移频光路的光线在所述三角反射镜处呈直角反射，所述自准直仪可移动至所述三角反射镜后端。

7.根据权利要求1所述的提高冷原子重力仪空间光路性能的方法，其特征在于，所述角度预补偿包括利用调整支架沿胶液线性收缩方向相反的方向调整所述光学元件。

技术总结
本发明涉及一种提高冷原子重力仪空间光路性能的方法，该方法通过预装调的方案，可以筛选出更符合每个步骤装调所需的元器件，减小装调过程中的角度调整幅度，增加粘接的牢固性以及环境适应性，提高装调效率；并通过建立楔形间隙角度与固化收缩角度变化之间的关系，建立有效的角度预补偿机制，对固化收缩角度进行预补偿可以更好地控制输出光角度，提高耦合输出激光功率；该方法将预装调与角度预补偿机制有机结合，可以在提高最终耦合输出光功率的同时，提高粘接的牢固性，增加使用寿命。

技术研发人员：邱金峰,李长庚,周超,毛海岑,郭劼
受保护的技术使用者：华中光电技术研究所（中国船舶集团有限公司第七一七研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14