激光杂志2024,Vol.45Issue(4) :26-34.DOI:10.14016/j.cnki.jgzz.2024.04.026

面向双气室铯光泵磁力仪的VCSEL稳频研究

VCSEL frequency stabilization research for dual-cell Cs optical pumping magnetometer

张弛 李绍良 赵擎阳 舒适 吴招才 刘华
激光杂志2024,Vol.45Issue(4) :26-34.DOI:10.14016/j.cnki.jgzz.2024.04.026

面向双气室铯光泵磁力仪的VCSEL稳频研究

VCSEL frequency stabilization research for dual-cell Cs optical pumping magnetometer

张弛 1李绍良 2赵擎阳 1舒适 1吴招才 3刘华1
扫码查看

作者信息

  • 1. 上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海 200240
  • 2. 上海航天控制技术研究所,上海惯性工程技术研究中心,上海 201109
  • 3. 自然资源部第二海洋研究所,杭州 310012
  • 折叠

摘要

在地磁场测量领域中,自激振荡式碱金属原子光泵磁力仪因为快速响应与高精度成为一项重要技术.其中自激式双气室光泵磁力仪无需考虑移相电路带来的信号误差,电路简单.使用垂直腔面发射激光器作为泵浦光源有效降低了磁力仪功耗和体积.针对使用垂直腔面发射激光器的便携式双气室铯光泵磁力仪激光稳频方法进行设计,设计方案包括激光器温度控制电路,光泵磁力仪信号反馈电路,激光器电流源调制与控制电路.将注入电流调制的稳频方法用于双气室光泵磁力仪结构,减小稳频代价的同时具有较好稳定性,温度控制精度达到0.002 ℃,10秒内波长稳定度达到4.36×10-10,初步探索了 自激式双气室光泵磁力仪集成化与小型化的可能性.

Abstract

In the field of geomagnetic measurement,self-exciting dual-cell optical pumping magnetometers have become an important technology for their fast response and high accuracy.Among them,self-exciting dual-cell optical pumping magnetometers excludes phase-shifting circuits,and has simple circuit.The laser frequency stabilization method included a laser temperature control circuit,a feedback circuit,and a laser current source modulation and con-trol circuit.The study applied the frequency stabilization method of injection current modulation to the dual-cell opti-cal pump magnetometer structure.The proposed method reduces the power consumption and volume,with the tempera-ture control accuracy of±0.002 ℃ and the wavelength stability of 4.36x 10-10within 10 seconds.The research ex-plores the possibility of integrating and miniaturizing self-exciting dual-cell optical pumping magnetometers.

关键词

垂直腔面发射激光器/光泵浦/磁力仪/稳频

Key words

vertical cavity surface emitting laser/optical pumping/magnetometer/frequency stabilization

引用本文复制引用

基金项目

上海航天先进技术联合研究基金(USCAST2019-23)

上海交通大学深蓝计划(SL2021ZD202)

装备预研领域基金(十三五)(61405170103)

出版年

2024
激光杂志
重庆市光学机械研究所

激光杂志

CSTPCD北大核心
影响因子:0.74
ISSN:0253-2743
参考文献量5
段落导航相关论文