[发明专利]一种使用快慢速锁定的光纤激光器稳频系统

权利要求书

1.一种使用快慢速锁定的光纤激光器稳频系统，其特征在于：包括超窄线宽光源与调制模块(1)、基于光纤布拉格光栅的法布里珀罗谐振腔(2)、正交解调模块(3)、反馈控制模块(4)，超窄线宽光源与调制模块(1)的调制光输出与后端的保偏光纤环形器(001)直接连接；基于光纤布拉格光栅的法布里珀罗谐振腔(2)通过保偏光纤(201)与保偏光纤环形器(001)连接；光电探测器(003)通过保偏光纤(002)与保偏光纤环形器(001)连接；正交解调模块(3)直接接收来自信号发生器(004)的正弦信号以及通过相位延时器(005)的-90°相移之后的余弦信号，与此同时，接收来自光电探测器(003)的信号进行解调，解调后信号送入反馈控制模块(4)；压控振荡器(006)接受来自反馈控制模块(4)中高频反馈电压信号，对超窄线宽光源与调制模块(1)提供高频振荡信号；超窄线宽光源与调制模块(1)包括依次通过保偏光纤连接的超窄线宽光纤激光器(101)、保偏光纤隔离器(103)、声光调制器(105)、相位调制器(107)，声光调制器(105)对入射激光进行强度调制；相位调制器(107)对入射激光进行相位调制。

2.根据权利要求1所述的一种使用快慢速锁定的光纤激光器稳频系统，其特征在于：基于光纤布拉格光栅的法布里珀罗谐振腔(2)包括保偏光纤(201)与基于光纤布拉格光栅的法布里珀罗谐振腔；基于光纤布拉格光栅的法布里珀罗谐振腔(2)是由保偏光纤刻写，其对外界环境有相应的响应，产生红移或者蓝移。

3.根据权利要求2所述的一种使用快慢速锁定的光纤激光器稳频系统，其特征在于：所述正交解调模块(3)包括两个乘法器(301、302)、两个低通滤波器(303、304)、A/D(305)；由光电探测器(003)转换后，光信号转换为电信号，信号P_in满足下式：

式中，P_DC为输入信号的直流项，P₀为增益强度，与输入激光强度有关，F(ω)为谐振腔的反射函数，Ω_M为相位调制频率；β为加载到相位调制器上射频信号的幅值，即电压调制深度；t是时间；

由信号发生器(004)发出的参考信号，经过相位延时器(005)的-90°相位延迟后，与原参考信号同时输入信号解调模块当中，并与经光电探测器(003)转换后的信号相乘；

两个乘法器(301、302)同时同步工作，输出的信号经由两个相同的低通滤波器(303、304)进行滤波，得到两路误差信号；

经过滤波器后的信号输入至A/D(305)，送入反馈控制模块(4)中的采集卡DAQ(401)进行后续处理。

4.根据权利要求1或3所述的一种使用快慢速锁定的光纤激光器稳频系统，其特征在于：所述反馈控制模块(4)包括采集卡DAQ(401)、慢速PID控制器1(402)、快速PID控制器2(403)、控制计算机(404)，采集卡DAQ(401)与控制计算机(404)进行交互，采集正交解调模块(3)中输出的误差信号，并对其进行处理，提取高频部分与低频部分；慢速PID控制器1(402)对误差信号的低频部分作出响应，产生调制电压输入至超窄线宽光纤激光器(101)中，实现慢速锁定功能；快速PID控制器2(403)对误差信号的高频部分作出响应，产生调制电压输入至压控振荡器(006)中，产生高频振荡信号，输入声光调制器(105)中，对光源进行快速的调制，实现快速锁定功能。

5.根据权利要求1或2所述的一种使用快慢速锁定的光纤激光器稳频系统，其特征在于：光电探测器(003)是带平滑滤波的抗混叠平衡光电探测器。

6.根据权利要求3所述的一种使用快慢速锁定的光纤激光器稳频系统，其特征在于：光电探测器(003)是带平滑滤波的抗混叠平衡光电探测器。

7.根据权利要求4所述的一种使用快慢速锁定的光纤激光器稳频系统，其特征在于：光电探测器(003)是带平滑滤波的抗混叠平衡光电探测器。