[发明专利]用于小型原子自旋惯性测量装置的检测光功率调制系统

权利要求书

1.用于小型原子自旋惯性测量装置的检测光功率调制系统，其特征在于，包括基于声光调制器AOM的激光功率调制光路，所述声光调制器AOM连接电路系统，所述电路系统分别连接光电探测器和上位机，所述声光调制器AOM的左侧输入光路连接半导体激光器，所述光电探测器通过设置在所述声光调制器AOM右侧输出光路上的偏振分光棱镜采集光信号，所述电路系统中的FPGA模块通过包含DDS模块的AOM驱动模块对所述声光调制器AOM进行反馈控制以实现激光功率的稳定和功率方波调制，所述FPGA模块通过模数转换模块ADC连接所述光电探测器；

所述DDS模块采用型号为AD9910的DDS芯片，所述DDS芯片依次通过低通滤波电路和功率放大电路连接所述声光调制器AOM，所述FPGA模块上配置有AD9910驱动程序，所述AD9910驱动程序依次通过PID控制程序和DSP程序连接ADC驱动程序；

AD9910芯片连接晶振，并通过PLL_LOOP_FILTER引脚连接环路滤波电路，所述AD9910芯片的差分输出VOUT+端和VOUT-端分别连接双端转单端电路，所述双端转单端电路的输出端OUTPUT连接所述低通滤波电路；

FPGA通过SCLK引脚、CS_n引脚、IO_UPDATE引脚、IO_RESET引脚、SDIO引脚、MASTER_RESET引脚、D[15:0]引脚、F[1:0]引脚、TxENABLE引脚与AD9910通信，其中MSATER_RESET、SDIO、IO_RESET、IO_UPDATE、CS_n和SCLK引脚为串行接口，实现FPGA对AD9910的初始化配置和输出信号的相位与频率设置；D[15:0]、F[1:0]和TxENABLE为并行接口，实现FPGA对AD9910输出信号的幅值控制，AD9910内部集成有锁相环PLL；

所述模数转换模块ADC采用型号为AD7767的ADC芯片，所述ADC芯片通过前向调理电路连接所述光电探测器，所述前向调理电路为单端转差分电路，AD7767通过+2.5V数字端和+2.5V模拟端分别连接供电电源，AD7767通过+5V端和+3.3V端分别连接基准电源，AD7767通过VIN+端和VIN-端分别连接所述单端转差分电路，所述单端转差分电路接收来自所述光电探测器的模拟信号；

AD7767芯片通过SDO引脚、DRDY引脚、CS引脚、MCLK引脚、SCLK引脚、SYNC引脚与FPGA通信，SDO用于发送数字信号到FPGA，CS与SYNC一直为低电平，MCLK的频率为采样率的八分之一，通过改变MCLK改变AD7767的采样率，SCLK为AD7767进行模数转换时的时钟，为了避免出现时序错误，采用SCLK的下降沿，对SDO引脚端进行采集，当采集到脉冲光的高电平时，FPGA保留数据；当采集到其他位置，FPGA判断并删除当前数据。

2.根据权利要求1所述的用于小型原子自旋惯性测量装置的检测光功率调制系统，其特征在于，所述低通滤波电路采用无源LC低通滤波器，截止频率为400MHz。

3.根据权利要求1所述的用于小型原子自旋惯性测量装置的检测光功率调制系统，其特征在于，所述FPGA模块包括分别连接FPGA总时序控制器的AD9910初始化模块、频率/相位控制模块和振幅控制模块，所述AD9910初始化模块和频率/相位控制模块均连接串行外设接口SPI数据端口，所述振幅控制模块连接并行数据端口；AD9910包括使能与配置寄存器，Profile0寄存器，DDS内核，DA转换模块，ASF振幅寄存器，所述ASF振幅寄存器连接并行数据端口，所述使能与配置寄存器，和Profile0寄存器均连接SPI数据端口，所述ASF振幅寄存器和所述Profile0寄存器以及所述DA转换模块分别连接所述DDS内核，所述DA转换模块通过低通滤波器LPF连接功率放大模块；所述FPGA模块上配置的AD9910驱动程序包括以下步骤：步骤1，开始；步骤2，复位初始化；步骤3，对IO端口使能；步骤4，发送第二控制功能寄存器CFR2指令和数据；步骤5，发送第三控制功能寄存器CFR3指令和数据；步骤6，发送寄存器Profile0指令和数据；步骤7，对CFR2进行重新配置，发送CFR2指令和数据；步骤8，结束配置；其中步骤4至步骤6属于串行端口配置，步骤7至步骤8属于并行端口配置。