一種激光信號自動鎖頻方法、系統及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種激光信號自動鎖頻方法、系統及裝置，方法包括：對激光器進行溫度掃頻操作，直到采集到有效的誤差信號，所述誤差信號為激光器輸出頻率與銣原子躍遷頻率之間的誤差；輸出三角波電壓信號驅動激光器，得到誤差

【技術實現步驟摘要】
一種激光信號自動鎖頻方法、系統及裝置


[0001]本專利技術涉及激光控制
，更具體地，涉及一種激光信號自動鎖頻方法、系統及裝置，適用于各冷原子干涉系統的應用場景。

技術介紹

[0002]參見圖1為冷原子干涉系統的轉移調制原理示意圖，如圖1所示，激光經過調制后，得到頻率為ω
c
、ω
c
+α、ω
c
?
α的三束調制光。它和另一束頻率ω
c
的原始光對向射入充滿銣原子(二能級原子，躍遷頻率ω
r
)的氣室后，按照四波混頻理論，當激光器頻率ω
c
和銣原子的躍遷頻率ω
r
很接近時，會發生調制轉移現象，出射光信號中除了入射的原始光ω
c
之外，還會出現ω
r
+α頻率的光信號，即調制頻率向躍遷頻率發生了轉移。
[0003]由于激光器頻率和銣原子的躍遷頻率很接近，出射光中這兩個頻率的光信號會繼續發生干涉，并經過PD探測后，得到頻率的電信號，進一步與頻率為a的電信號進行混頻后，實現解調。最終得到的誤差信號只與激光器頻率w
c
和銣原子的躍遷頻率w
r
的差值相關。

技術實現思路

[0004]基于現有技術，提供一種激光信號自動鎖頻方法、系統及裝置，使得誤差信號始終保持為零點。
[0005]根據本專利技術的第一方面，提供了一種激光信號自動鎖頻方法，包括：
[0006]對激光器進行溫度掃頻操作，直到采集到有效的誤差信號，所述誤差信號為激光器輸出頻率與銣原子躍遷頻率之間的誤差；
[0007]輸出三角波電壓信號驅動激光器，得到誤差
?
頻率曲線，所述誤差
?
頻率曲線表征激光器輸出頻率與誤差之間的關系；
[0008]當所述誤差
?
頻率曲線到達尖峰處時，開啟PID控制，實時調整所述三角波電壓信號，使誤差
?
頻率曲線停留在零點處，以控制激光器輸出頻率與銣原子躍遷頻率保持一致。
[0009]在上述技術方案的基礎上，本專利技術還可以作出如下改進。
[0010]可選的，所述對激光器進行溫度掃頻操作，直到采集到有效的誤差信號，包括：
[0011]對激光器進行溫度掃頻操作，使得激光器的輸出頻率保持在設定范圍內；
[0012]所述輸出三角波電壓信號驅動激光器，得到誤差
?
頻率曲線，包括：
[0013]不斷調整三角波電壓信號，使得激光器的輸出頻率在所述設定范圍內變化，并得到誤差信號隨激光器輸出頻率變化的誤差
?
頻率曲線。
[0014]可選的，所述開啟PID控制，實時調整所述三角波電壓信號，使誤差
?
頻率曲線停留在零點處，以控制激光器輸出頻率與銣原子躍遷頻率保持一致，包括：
[0015]通過PID實時調整所述三角波電壓信號，并基于誤差
?
頻率曲線采集對應的誤差信號，基于所述誤差信號，不斷調整所述三角波電壓信號，使得所述誤差信號始終保持零點。
[0016]根據本專利技術的第二方面，提供一種激光信號自動鎖頻系統，包括：
[0017]采集模塊，用于對激光器進行溫度掃頻操作，直到采集到有效的誤差信號，所述誤
差信號為激光器輸出頻率與銣原子躍遷頻率之間的誤差；
[0018]獲取模塊，用于輸出三角波電壓信號驅動激光器，獲取誤差
?
頻率曲線，所述誤差
?
頻率曲線表征激光器輸出頻率與誤差之間的關系；
[0019]控制模塊，用于當所述誤差
?
頻率曲線到達尖峰處時，開啟PID控制，實時調整所述三角波電壓信號，使誤差
?
頻率曲線停留在零點處，以控制激光器輸出頻率與銣原子躍遷頻率保持一致。
[0020]根據本專利技術的第三方面，提供一種激光信號自動鎖頻裝置，包括射頻信號單元、信號解調和采集單元、激光器驅動電路和控制單元；
[0021]所述射頻信號單元，用于產生實現轉移調制和解調需要的射頻信號，基于所述射頻信號對混頻信號進行解調，得到誤差信號；
[0022]所述信號解調和采集單元，用于對所述誤差信號解調、調理和采集；
[0023]控制單元，用于基于所述誤差信號對激光器的輸出頻率進行控制，使誤差
?
頻率曲線停留在零點處，以控制激光器輸出頻率與銣原子躍遷頻率保持一致。
[0024]可選的，所述控制單元，用于基于所述誤差信號對激光器的輸出頻率進行控制，使誤差
?
頻率曲線停留在零點處，以控制激光器輸出頻率與銣原子躍遷頻率保持一致，包括：
[0025]控制單元輸出三角波電壓信號驅動激光器的輸出頻率，并獲取誤差信號，所述誤差信號為激光器輸出頻率與銣原子躍遷頻率之間的誤差，并實時調整所述三角波電壓信號，使得所述誤差信號保持在零點處，以控制激光器輸出頻率與銣原子躍遷頻率保持一致。
[0026]本專利技術提供的一種激光信號自動鎖頻方法、系統及裝置，通過三角波電壓信號掃頻驅動激光器，并基于誤差
?
頻率曲線，將激光器的輸出頻率保持與銣原子的躍遷頻率一致，進而使得誤差信號始終處于零點，誤差信號尖銳，鎖頻效果好；體積小，功耗低，便于集成；具備自動鎖頻功能，有助于提高冷原子系統工程化水平。
附圖說明
[0027]圖1為冷原子干涉系統的轉移調制原理示意圖；
[0028]圖2為轉移調制誤差曲線示意圖；
[0029]圖3為本專利技術提供的一種激光信號自動鎖頻方法流程圖；
[0030]圖4為本專利技術提供的一種激光信號自動鎖頻系統的結構示意圖；
[0031]圖5為本專利技術提供的一種激光信號自動鎖頻裝置的結構示意圖；
[0032]圖6圖5中激光信號自動鎖頻裝置的工作原理示意圖；
[0033]圖7為本專利技術提供的另一種激光信號自動鎖頻裝置的結構示意圖。
具體實施方式
[0034]為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。另外，本專利技術提供的各個實施例或單個實施例中的技術特征可以相互任意結合，以形成可行的技術方案，這種結合不受步驟先后次序和/或結構組成模式的約束，但是必須是以本領域普通
技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時，應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本專利技術要求的保護范圍之內。
[0035]基于圖1中的冷原子干涉系統的轉移調制原理，其對應的轉移調制誤差曲線如圖2所示，典型的誤差信號波形如圖2所示，藍色波形為解調前電信號，紅色曲線為解調后的誤差信號本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種激光信號自動鎖頻方法，其特征在于，包括：對激光器進行溫度掃頻操作，直到采集到有效的誤差信號，所述誤差信號為激光器輸出頻率與銣原子躍遷頻率之間的誤差；輸出三角波電壓信號驅動激光器，得到誤差
?
頻率曲線，所述誤差
?
頻率曲線表征激光器輸出頻率與誤差之間的關系；當所述誤差
?
頻率曲線到達尖峰處時，開啟PID控制，實時調整所述三角波電壓信號，使誤差
?
頻率曲線停留在零點處，以控制激光器輸出頻率與銣原子躍遷頻率保持一致。2.根據權利要求1所述的激光信號自動鎖頻方法，其特征在于，所述對激光器進行溫度掃頻操作，直到采集到有效的誤差信號，包括：對激光器進行溫度掃頻操作，使得激光器的輸出頻率保持在設定范圍內；所述輸出三角波電壓信號驅動激光器，得到誤差
?
頻率曲線，包括：不斷調整三角波電壓信號，使得激光器的輸出頻率在所述設定范圍內變化，并得到誤差信號隨激光器輸出頻率變化的誤差
?
頻率曲線。3.根據權利要求1或2所述的激光信號自動鎖頻方法，其特征在于，所述開啟PID控制，實時調整所述三角波電壓信號，使誤差
?
頻率曲線停留在零點處，以控制激光器輸出頻率與銣原子躍遷頻率保持一致，包括：通過PID實時調整所述三角波電壓信號，并基于誤差
?
頻率曲線采集對應的誤差信號，基于所述誤差信號，不斷調整所述三角波電壓信號，使得所述誤差信號始終保持零點。4.一種激光信號自動鎖頻系統，其特征在于，包括：采集模塊，用于對...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋新明，陳福勝，王斌，陳新文，郭凡，
申請(專利權)人：華中光電技術研究所中國船舶集團有限公司第七一七研究所，
類型：發明
國別省市：