實驗名稱：穩頻技術研究

　　測試目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)：激(ji)光(guang)穩(wen)頻(pin)(pin)(pin)(pin)技術(shu)選(xuan)取一個穩(wen)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)參(can)考(kao)(kao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)標(biao)(biao)準(zhun)，當待(dai)鎖定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)激(ji)光(guang)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)偏(pian)(pian)離特定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)標(biao)(biao)準(zhun)時，設法(fa)(fa)進行鑒別并產生能反映這個偏(pian)(pian)差的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)誤(wu)差信(xin)號，然(ran)后將誤(wu)差信(xin)號通(tong)過伺(si)服(fu)系統反饋(kui)給待(dai)鎖定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)激(ji)光(guang)系統。常用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)參(can)考(kao)(kao)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)標(biao)(biao)準(zhun)大致可分(fen)(fen)(fen)為兩大類(lei)：一類(lei)是以(yi)(yi)原子(zi)分(fen)(fen)(fen)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)躍(yue)遷(qian)(qian)譜(pu)(pu)線中(zhong)心頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)作為參(can)考(kao)(kao)標(biao)(biao)準(zhun)；一類(lei)是以(yi)(yi)光(guang)學諧(xie)振(zhen)腔(qiang)(qiang)（包括法(fa)(fa)布里(li)-珀羅(luo)諧(xie)振(zhen)腔(qiang)(qiang)（F-P腔(qiang)(qiang)）、模(mo)式清潔器(qi)、倍(bei)頻(pin)(pin)(pin)(pin)諧(xie)振(zhen)腔(qiang)(qiang)、光(guang)學參(can)量振(zhen)蕩器(qi)等(deng)）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)共(gong)振(zhen)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)作為參(can)考(kao)(kao)標(biao)(biao)準(zhun)。實(shi)現(xian)激(ji)光(guang)穩(wen)頻(pin)(pin)(pin)(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)(fa)有多種(zhong)，如基于原子(zi)分(fen)(fen)(fen)子(zi)躍(yue)遷(qian)(qian)譜(pu)(pu)線的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)飽和吸收譜(pu)(pu)穩(wen)頻(pin)(pin)(pin)(pin)法(fa)(fa)、調(diao)制轉(zhuan)移光(guang)譜(pu)(pu)穩(wen)頻(pin)(pin)(pin)(pin)法(fa)(fa)、雙色譜(pu)(pu)穩(wen)頻(pin)(pin)(pin)(pin)法(fa)(fa)等(deng)；基于光(guang)學諧(xie)振(zhen)腔(qiang)(qiang)共(gong)振(zhen)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)PDH(Pound-Drever-Hall)穩(wen)頻(pin)(pin)(pin)(pin)法(fa)(fa)、Lock-in鑒相(xiang)穩(wen)頻(pin)(pin)(pin)(pin)法(fa)(fa)、Tilt-locking穩(wen)頻(pin)(pin)(pin)(pin)法(fa)(fa)等(deng)。由于原子(zi)分(fen)(fen)(fen)子(zi)躍(yue)遷(qian)(qian)譜(pu)(pu)線的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)(pin)(pin)譜(pu)(pu)范(fan)圍(wei)有限，所以(yi)(yi)只(zhi)能針(zhen)對某(mou)些特定(ding)(ding)波(bo)長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)激(ji)光(guang)進行穩(wen)頻(pin)(pin)(pin)(pin)，而(er)基于光(guang)學諧(xie)振(zhen)腔(qiang)(qiang)共(gong)振(zhen)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)頻(pin)(pin)(pin)(pin)方法(fa)(fa)不(bu)受波(bo)長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)限制。

　　測試設備：高壓放大器、信號發(fa)生器、示(shi)波器PZT、激(ji)光探測器等。

　　實驗過程：

　　圖1：基于模擬電(dian)路的自動(dong)穩頻的結構示(shi)意圖，SG：信號發(fa)生器(qi)；Comp.：比較器(qi)Laser：激光(guang)器(qi)，OI：光(guang)學(xue)隔離器(qi)；EOM：電(dian)光(guang)相位調制器(qi)；PBS：偏(pian)振光(guang)束分束器(qi)；pticalCavity：光(guang)學(xue)腔(qiang)；PD：光(guang)電(dian)探(tan)測器(qi)；LO：本(ben)地(di)振蕩；PS：移(yi)相器(qi)；Mixer：混頻器(qi)；LF：低通濾(lv)波器(qi)；HVAmp.：高壓放(fang)大(da)器(qi)

　　利用(yong)紅外激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)，激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)的波(bo)長為1064nm，功(gong)率為1.3w。紅外光(guang)(guang)(guang)(guang)經過(guo)光(guang)(guang)(guang)(guang)學隔離器(qi)(qi)(qi)防止反(fan)射光(guang)(guang)(guang)(guang)進(jin)入(ru)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)而影響激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)的正常工作，經過(guo)電光(guang)(guang)(guang)(guang)調(diao)制器(qi)(qi)(qi)對光(guang)(guang)(guang)(guang)的相位進(jin)行(xing)調(diao)制，然后(hou)進(jin)入(ru)到光(guang)(guang)(guang)(guang)學腔(使用(yong)模式清潔(jie)器(qi)(qi)(qi))，光(guang)(guang)(guang)(guang)學腔的反(fan)射光(guang)(guang)(guang)(guang)經光(guang)(guang)(guang)(guang)電探(tan)測器(qi)(qi)(qi)探(tan)測得(de)到電信(xin)號(hao)(hao)與調(diao)制信(xin)號(hao)(hao)在混頻(pin)器(qi)(qi)(qi)中混頻(pin)，再經過(guo)低通濾波(bo)器(qi)(qi)(qi)得(de)到誤(wu)差信(xin)號(hao)(hao)，誤(wu)差信(xin)號(hao)(hao)經過(guo)自(zi)動(dong)穩(wen)頻(pin)裝(zhuang)置(zhi)，此(ci)(ci)裝(zhuang)置(zhi)包括PI電路模塊(kuai)和比(bi)較模塊(kuai)，如果(guo)輸(shu)入(ru)的電信(xin)號(hao)(hao)和標準(zhun)(zhun)信(xin)號(hao)(hao)比(bi)較，輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)(hao)大于(yu)標準(zhun)(zhun)信(xin)號(hao)(hao)那么裝(zhuang)置(zhi)自(zi)動(dong)切換到鎖(suo)腔腔模式，同過(guo)高壓放(fang)大器(qi)(qi)(qi)來控制激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)的腔長從(cong)而控制激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)的頻(pin)率，如果(guo)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)(hao)小于(yu)標準(zhun)(zhun)信(xin)號(hao)(hao)，此(ci)(ci)時自(zi)動(dong)掃(sao)描(miao)裝(zhuang)置(zhi)對光(guang)(guang)(guang)(guang)學腔進(jin)行(xing)掃(sao)描(miao)，利用(yong)光(guang)(guang)(guang)(guang)電探(tan)測器(qi)(qi)(qi)的輸(shu)出的電信(xin)號(hao)(hao)來判定(ding)(ding)對激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)頻(pin)率是(shi)鎖(suo)定(ding)(ding)還是(shi)掃(sao)描(miao)，其(qi)自(zi)動(dong)穩(wen)頻(pin)裝(zhuang)置(zhi)結構示(shi)意圖(tu)(tu)如圖(tu)(tu)1所示(shi)。

　　實驗結果：

　　圖2：自動穩頻結果

　　如圖在PDH穩頻的基礎上，在反饋控制環路系統中增加了自動穩頻裝置，另取一路光電探測器的輸出信號（V_D）接入自動穩頻裝置中，和自動穩頻裝置中的參考信號（V_R）進行比較這里的參考信號可同過另外一路光的光電探測器提供（設置VR≥1/2V_D），如果V_D>V_R，則PID自動開啟，接通PID和高壓放大器I，斷開信號源和高壓放大器II，然后進行PDH穩頻；如果V_D接通信號(hao)源(yuan)和(he)高壓放(fang)大器II，即進行掃(sao)描。自(zi)動穩(wen)頻(pin)裝置能(neng)夠(gou)自(zi)動檢測到(dao)系統(tong)是否處于鎖定狀態(tai)，如(ru)果失鎖，自(zi)動穩(wen)頻(pin)裝置能(neng)夠(gou)自(zi)動啟動掃(sao)描功能(neng)，直到(dao)重新找(zhao)到(dao)光學(xue)諧(xie)振腔(qiang)的(de)共(gong)振頻(pin)率進而重新進行激光穩(wen)頻(pin)。

　　高壓放大器推薦(jian)：ATA-7020

圖：ATA-7020高壓放大器指標參數

　　本資料由Aigtek安泰(tai)(tai)電子整理發布，更多(duo)案(an)例及產(chan)品詳情(qing)請持續(xu)關(guan)注我(wo)們。西安安泰(tai)(tai)電子Aigtek已經成為(wei)在業界擁有(you)廣泛產(chan)品線，且具有(you)相當規模的(de)儀器設(she)備(bei)供應商，樣機都支(zhi)持免費試(shi)用。如想了(le)解更多(duo)功(gong)率放大器等產(chan)品，請持續(xu)關(guan)注安泰(tai)(tai)電子官網hkdyw.cn或撥打029-88865020。