双磁光阱发散激光对准装调系统的制作方法-尊龙凯时官方app下载

文档序号:36175527发布日期:2023-11-25 00:40阅读:37来源:国知局
双磁光阱发散激光对准装调系统的制作方法

1.本发明涉及量子惯性测量技术领域,具体是涉及一种双磁光阱发散激光对准装调系统



背景技术:

2.原子陀螺仪是一种新颖的量子惯性测量设备

激光光路装调是原子陀螺仪工作的基本要求,激光光路的精密装调是原子陀螺仪从实验室样机走向工程化的重要环节

3.目前,在量子惯性测量领域,磁光阱激光通常采用准直光,采用对向光纤耦合的方式实现准直激光对准;为了简化光路并实现原子陀螺仪小型化,将准直激光变为发散激光,但由于发散激光几乎无法耦合进对向光纤中,因此需要建立外部基准来实现多束发散激光的对准装调

4.因此,针对上述问题,设计一种双磁光阱发散激光对准装调方案,实现对多束发散激光的对准装调,以此来满足原子陀螺工程化样机的使用需求



技术实现要素:

5.本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足,提供一种双磁光阱发散激光对准装调系统,通过将发散激光的光轴方向引出到基准反射镜的法线上,再对基准反射镜法线方向进行精密对准调节,以实现对八束发散激光的正交对准,进而满足原子陀螺工程化样机的使用需求

6.第一方面,提供一种双磁光阱发散激光对准装调系统,包括:
7.单束激光对准结构,包括第一辅助对准结构及八个单束激光组件,所述第一辅助对准结构用于将每一个所述单束激光组件中发射的发散激光的轴线与发散激光对应的基准反射镜的法线对齐;以及,
8.八束激光对准结构,包括第二辅助对准结构及八个单束激光组件,所述第二辅助对准结构用于将八束发散激光一一对应的相互正交的基准反射镜的法线分别与第二辅助对准结构中的第二内调焦望远镜的轴线对齐

以实现八束发散激光的正交对准

9.在一些实施例中,所述第一辅助对准结构包括对向设置的两台第一内调焦望远镜,两台所述第一内调焦望远镜之间的轴线对齐

10.在一些实施例中,在单束激光对准结构中,所述单束激光组件包括设于两台所述第一内调焦望远镜之间的光纤头及基准反射镜,所述基准反射镜连接于所述光纤头的激光发射口背面;
11.其中,所述光纤头发射的发散激光的轴线与其中一台所述第一内调焦望远镜的轴线平行,所述基准反射镜的法线与另一台所述第一内调焦望远镜的轴线平行

12.在一些实施例中,所述第二辅助对准结构包括转台,设于所述转台上的框架,设于所述框架的侧边上的定向反射镜,以及设于所述定向反射镜的一侧的第二内调焦望远镜,所述第二内调焦望远镜的轴线与所述定向反射镜的法线对齐

13.在一些实施例中,在八束激光对准结构中,八个单束激光组件均活动连接于所述框架上,其中四个单束激光组件组成第一激光组设于所述框架的一侧边,另外四个单束激光组件组成第二激光组设于所述框架的另一对向侧边,所述第一激光组中的各单束激光组件与所述第二激光组中的各单束激光组件呈对称分布;
14.其中,所述第一激光组中靠近所述定向反射镜的其中两个邻近单束激光组件发射的发散激光的轴线分别与所述定向反射镜的法线均成
45
度设置,所述第一激光组中的另外两个单束激光组件发射的发散激光的轴线与其中两个单束激光组件发射的发散激光的轴线均成正交设置

15.在一些实施例中,在八束激光对准结构中,每个单束激光组件中的光纤头均朝里设置,每个单束激光组件中的基准反射镜均朝外设置

16.在一些实施例中,在八束激光对准结构中,每个单束激光组件中的光纤头与对应的基准反射镜均固定连接

17.在一些实施例中,所述第一激光组中靠近所述定向反射镜的其中两个邻近单束激光组件组成第一分组

且沿所述框架的右上方设置;
18.所述第一激光组中的另外两个单束激光组件组成第二分组;
19.所述第二激光组中靠近所述定向反射镜的其中两个邻近单束激光组件组成第三分组;
20.所述第二激光组中的另外两个单束激光组件组成第四分组

21.在一些实施例中,当转台顺时针旋转
45
度时,调整使第一分组中的两个基准反射镜的法线均与第二内调焦望远镜的轴线对齐;
22.当转台再次顺时针旋转
90
度,调整使第二分组中的两个基准反射镜的法线均与第二内调焦望远镜的轴线对齐;
23.当转台再次顺时针旋转
90
度,调整使第四分组中的两个基准反射镜的法线均与第二内调焦望远镜的轴线对齐;
24.当转台再次顺时针旋转
90
度,调整使第三分组中的两个基准反射镜的法线均与第二内调焦望远镜的轴线对齐;
25.在一些实施例中,当转台逆时针旋转
45
度时,调整使第三分组中的两个基准反射镜的法线均与第二内调焦望远镜的轴线对齐;
26.当转台再次逆时针旋转
90
度时,调整使第四分组中的两个基准反射镜的法线均与第二内调焦望远镜的轴线对齐;
27.当转台再次逆时针旋转
90
度时,调整使第二分组中的两个基准反射镜的法线均与第二内调焦望远镜的轴线对齐;
28.当转台再次逆时针旋转
90
度时,调整使第一分组中的两个基准反射镜的法线均与第二内调焦望远镜的轴线对齐

29.与现有技术相比,本发明通过将发散激光的光轴方向引出到基准反射镜的法线上,再对基准反射镜法线方向进行精密对准调节,具体为将八个单束激光组件中相互正交的基准反射镜法线调至与第二内调焦望远镜的轴线平行,即完成了八个基准反射镜的法线方向正交装调,也就等同于实现对八束发散激光的正交对准,进而满足原子陀螺工程化样机的使用需求

附图说明
30.图1是本发明的单束激光对准结构的结构示意图;
31.图2是本发明的八束激光对准结构的结构示意图

32.附图标号:
33.1、
光纤头;
2、
基准反射镜;
3、
单束激光组件;
4、
框架;
5、
定向反射镜;
6、
转台;
7、
第一内调焦望远镜;
8、
第二内调焦望远镜

具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的

技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚

完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例

基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围

35.参见图1所示,本发明实施例提供一种双磁光阱发散激光对准装调系统,包括:
36.单束激光对准结构,包括第一辅助对准结构及八个单束激光组件3,所述第一辅助对准结构用于将每一个所述单束激光组件3中发射的发散激光的轴线与发散激光对应的基准反射镜2的法线对齐;以及,
37.八束激光对准结构,包括第二辅助对准结构及八个单束激光组件3,所述第二辅助对准结构用于将八束发散激光一一对应的相互正交的基准反射镜2的法线分别与第二辅助对准结构中的第二内调焦望远镜8的轴线对齐

以实现八束发散激光的正交对准

38.具体的,本实施例中,本发明首先在单束激光对准结构中,通过第一辅助对准结构对每个单束激光组件3中发射的发散激光的轴线与发散激光对应的基准反射镜2的法线对齐,然后将八个单束激光组件3转移至八束激光对准结构中,再通过第二辅助对准结构将八束发散激光一一对应的相互正交的基准反射镜2的法线分别与第二辅助对准结构中的第二内调焦望远镜8的轴线对齐

以实现八束发散激光的正交对准

39.因此,本发明通过将发散激光的光轴方向引出到基准反射镜的法线上,再对基准反射镜法线方向进行精密对准调节,具体为将八个单束激光组件中相互正交的基准反射镜法线调至与第二内调焦望远镜的轴线平行,即完成了八个基准反射镜的法线方向正交装调,也就等同于实现对八束发散激光的正交对准,进而满足原子陀螺工程化样机的使用需求

40.可选的,所述第一辅助对准结构包括对向设置的两台第一内调焦望远镜7,两台所述第一内调焦望远镜7之间的轴线对齐

41.可选的,在单束激光对准结构中,所述单束激光组件3包括设于两台所述第一内调焦望远镜7之间的光纤头1及基准反射镜2,所述基准反射镜2连接于所述光纤头1的激光发射口背面;
42.其中,所述光纤头1发射的发散激光的轴线与其中一台所述第一内调焦望远镜7的轴线平行,所述基准反射镜2的法线与另一台所述第一内调焦望远镜7的轴线平行

43.同时参见图1所示,两台第一内调焦望远镜7对向放置,同时使两台第一内调焦望远镜7之间的轴线对齐,将其中一个单束激光组件3放置于两台第一内调焦望远镜7,通过调节单束激光组件3的姿态,使得光纤头1发射出的发散激光的轴线与其中一台第一内调焦望
远镜7的轴线平行,再独立调节基准反射镜2的姿态,使基准反射镜2的法线与另一台第一内调焦望远镜7的轴线平行,因此也就保证了光纤头1射出的发散激光的轴线与基准反射镜2的法线方向平行

44.因此根据上述同样操作方法,可对每一个单束激光组件3(共八个)的光纤头1射出的发散激光的轴线与基准反射镜2的法线方向平行

45.可选的,所述第二辅助对准结构包括转台6,设于所述转台6上的框架4,设于所述框架4的侧边上的定向反射镜5,以及设于所述定向反射镜5的一侧的第二内调焦望远镜8,所述第二内调焦望远镜8的轴线与所述定向反射镜5的法线对齐

46.可选的,在八束激光对准结构中,八个单束激光组件3均活动连接于所述框架4上,其中四个单束激光组件3组成第一激光组设于所述框架4的一侧边,另外四个单束激光组件3组成第二激光组设于所述框架4的另一对向侧边,所述第一激光组中的各单束激光组件3与所述第二激光组中的各单束激光组件3呈对称分布;
47.其中,所述第一激光组中靠近所述定向反射镜5的其中两个邻近单束激光组件3发射的发散激光的轴线分别与所述定向反射镜5的法线均成
45
度设置,所述第一激光组中的另外两个单束激光组件3发射的发散激光的轴线与其中两个单束激光组件3发射的发散激光的轴线均成正交设置

48.可选的,在八束激光对准结构中,每个单束激光组件3中的光纤头1均朝里设置,每个单束激光组件3中的基准反射镜2均朝外设置

49.也可理解为,在八束激光对准结构中,每个单束激光组件3中的光纤头1均靠近所述转台6的中心设置,每个单束激光组件3中的基准反射镜2均远离所述转台6的中心设置

50.可选的,在八束激光对准结构中,每个单束激光组件3中的光纤头1与对应的基准反射镜2均固定连接

51.具体参见图2所示,在对八个单束激光组件3的光纤头1射出的发散激光的轴线与基准反射镜2的法线方向保持平行对准后,需要将每个单束激光组件3中的光纤头1与对应的基准反射镜2固定连接,再将八个单束激光组件3安装于框架4上,八个单束激光组件3的排布方式如下:
52.其中四个单束激光组件3组成第一激光组设于所述框架4的一侧边,另外四个单束激光组件3组成第二激光组设于所述框架4的另一对向侧边,所述第一激光组中的各单束激光组件3与所述第二激光组中的各单束激光组件3呈对称分布;
53.其中,所述第一激光组中靠近所述定向反射镜5的其中两个邻近单束激光组件3分别与所述定向反射镜5均成
45
度设置,所述第一激光组中的另外两个单束激光组件3与其中两个单束激光组件3均成正交设置

54.但是上述对上述八个单束激光组件3的安装排布过程中,是通过手工进行操作的,因此不可避免的存在安装误差,不能保证八个单束激光组件3都能无误差的进行正交设置,也就不能保证八束发散激光正交对准

因此针对此问题,需要精密转台6和第二内调焦望远镜8对八个基准反射镜2的法线方向进行精密装调,以实现对八束发散激光的正交装调

55.为了便于对八个单束激光组件3的调整过程进行说明,对八个单束激光组件3的分组定义如下:
56.所述第一激光组中靠近所述定向反射镜5的其中两个邻近单束激光组件3组成第
一分组

且沿所述框架4的右上方设置;
57.所述第一激光组中的另外两个单束激光组件3组成第二分组(图2中左上方);
58.所述第二激光组中靠近所述定向反射镜5的其中两个邻近单束激光组件3组成第三分组(图2中右下方);
59.所述第二激光组中的另外两个单束激光组件3组成第四分组(图2中左下方)

60.由于转台6是一个圆形件,因此在旋转过程中有顺时针旋转与逆时针旋转之分,具体操作步骤如下:
61.需要说明的是,调整基准反射镜2的法线过程中都是对包含基准反射镜2的单束激光组件3进行整体调节,因为此时基准反射镜2与光纤头1已经是固定连接,且在单束激光对准结构的前期调整过程中,光纤头1的发散激光已经与基准反射镜2进行对准了,在八束激光对准结构的调节过程中就不能在单独对单束激光组件3的某一零部件进行调整,因此需对单束激光组件3进行整体姿态调整

62.一

顺时针:
63.步骤一,当转台6顺时针旋转
45
度时,调整使第一分组中的两个基准反射镜2的法线均与第二内调焦望远镜8的轴线对齐;
64.步骤二,当转台6再次顺时针旋转
90
度,调整使第二分组中的两个基准反射镜2的法线均与第二内调焦望远镜8的轴线对齐;
65.步骤三,当转台6再次顺时针旋转
90
度,调整使第四分组中的两个基准反射镜2的法线均与第二内调焦望远镜8的轴线对齐;
66.步骤四,当转台6再次顺时针旋转
90
度,调整使第三分组中的两个基准反射镜2的法线均与第二内调焦望远镜8的轴线对齐

67.二

逆时针:
68.步骤一,当转台6逆时针旋转
45
度时,调整使第三分组中的两个基准反射镜2的法线均与第二内调焦望远镜8的轴线对齐;
69.步骤二,当转台6再次逆时针旋转
90
度时,调整使第四分组中的两个基准反射镜2的法线均与第二内调焦望远镜8的轴线对齐;
70.步骤三,当转台6再次逆时针旋转
90
度时,调整使第二分组中的两个基准反射镜2的法线均与第二内调焦望远镜8的轴线对齐;
71.步骤四,当转台6再次逆时针旋转
90
度时,调整使第一分组中的两个基准反射镜2的法线均与第二内调焦望远镜8的轴线对齐

72.因此,本发明通过基准反射镜对发散激光光轴建立外部基准,对发散激光的光轴方向引出到基准反射镜的法线上,再通过精密转台和第二内调焦望远镜对基准反射镜的法线方向进行精密装调,以实现对八束发散激光的正交装调

73.在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位

以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制

除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通

对于本
领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义

74.需要说明的是,在本发明中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序

而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程

方法

物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程

方法

物品或者设备所固有的要素

在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个
……”
限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程

方法

物品或者设备中还存在另外的相同要素

75.以上所述仅是本发明的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本发明

对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现

因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围

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