[发明专利]一种激光器锁频PID模块

说明书

本发明公开了一种激光器锁频PID模块，包括第一放大单元，第一放大单元连接差分放大单元，第一放大单元将输入的误差电信号信号放大，再通过差分放大单元对信号进行差分放大，差分放大单元输出端连接比例积分微分控制器和第二放大单元，比例积分微分控制器的输出端连接偏移放大单元，偏移放大单元的输出端连接PZT；第二放大单元输出端连接比较单元，比较单元输出端分别连接红色LED灯和绿色LED灯，第二放大单元将差分放大单元的输出信号进行放大并传输至比较单元，比较单元将输入的信号与窗口值进行比较，当差分信号在窗口值内时，绿色LED灯亮，当差分信号不在窗口值内时红色LED灯亮。电路简单，价格便宜；精度高，48小时稳定性小于5mHz。

技术领域

本发明属于激光器锁频技术领域，具体涉及一种激光器锁频PID模块。

背景技术

在目前的谐振式光学陀螺应用中，为实现载波抑制，在锁频过程中，主要的调制方式为频率小于谐振腔半高全宽的三角波或正弦波调制。随着谐振式光学陀螺方案设计及谐振腔加工工艺的改进，谐振腔半高全宽减小，同时意味着调制频率的减小。而过低的调制频率导致陀螺性能受到激光器频率噪声的影响，因此，同时具备载波抑制和高频调制特性的调制方案是提高谐振式光学陀螺输出精度的关键。

基于谐振腔的激光器锁频技术主要是利用谐振腔的色散特性，对光波进行远远大于谐振腔半高全宽频率的调制方法称为PDH方法。虽然此方法具有高频调制的特性，但是不具备载波抑制的优势。因此，为能将PDH方法应用与谐振式光纤陀螺，需要在原有基础上加以改进。

基于谐振腔的激光器锁频的原理是：选取外界的谐振腔做参考标准，比较激光器与谐振腔的谐振频率，得出偏离误差信号，通过伺服系统和执行机构调整激光器某一参数，使激光器频率锁定在标准频率，从而实现激光器高频率稳定性。

申请号为CN201710196869.1的一种基于谐振腔的激光器锁频方法，包括步骤一：搭建实验装置；步骤二：光路高频调制；步骤三：二次谐波解调；步骤四：伺服反馈控制；步骤五：激光锁频，本发明使调制频率不在受到谐振腔半高全宽的限制，避免了激光器低频噪声对锁频精度的影响，本发明锁频方法在保证高调制频率情况下，同时实现了载波抑制，减小了谐振腔中的背散噪声。本发明将调制后的光波信号通过准直器透镜组合或光纤耦合器耦合进入谐振腔进行多光束干涉，得到与激光器频率波动相关的强度信号。本发明将上步调制信号通过光电探测器转化为电信号，通过相关解调电路进行解调。参考信号选择频率为调制信号2倍，即利用二次谐波进行解调。但是还具有以下缺点：

目前的控制方式价格昂贵，精度低，频漂较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光器锁频PID模块，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种激光器锁频PID模块，包括第一放大单元。

所述第一放大单元连接差分放大单元，用以将输入的误差电信号放大。

所述差分放大单元输出端连接比例积分微分控制器和第二放大单元，差分放大单元用以将放大后的误差电信号进行差分放大。

所述比例积分微分控制器的输出端连接偏移放大单元，用于将差分放大单元的输入信号通过比例、积分、微分进行控制量的计算。

所述偏移放大单元的输出端连接压电传感器，偏移放大单元用以将差分放大信号进行偏移和放大，且偏移放大单元还输入叠加信号，叠加信号由5V的offset和正弦信号叠加形成，所述offset用于匹配PZT，避免有负值输入给PZT，且不会超量程。

所述压电传感器与第一放大单元连接，用于接收偏移放大单元输出信号与设定值比较产生误差电信号，当误差电信号经过调节在误差范围内，输送至激光频率的外部控制器。

所述第二放大单元输出端连接比较单元，用于将差分放大信号进行放大并传输至比较单元。