CN104538835A - 一种线性吸收fm激光稳频系统及方法 - Google Patents

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李文辰
代作晓
戴宁
鲁湛
马贝
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Abstract

本发明公开一种线性吸收FM激光稳频系统及方法，它包括控温模块，控流模块，射频发生器，可调谐激光器，光隔离器，分束器，气体吸收池，光电转化模块，信号处理模块。本发明的特征是将经过射频调制的激光送入气体吸收池，而后通过光电探测器将激光信号转化为电信号，转换后信号送入信号处理系统进行处理求出激光波长的偏移量，根据偏移量控制激光器实现稳频。信号处理系统分别利用两个正交信号与光电转化器输出信号耦合，从而免除了移相的麻烦。本发明的优点在于：激光频率稳定度高，结构简单，适应性强，不需要通过移相来得到所需要的偏移量，能够方便地应用在不同调制频率的稳频系统中。

Description

一种线性吸收FM激光稳频系统及方法
技术领域
本发明涉及一种激光稳频系统，具体地说，是一种线性吸收FM激光稳频系统
背景技术
激光稳频系统在光谱学，计量学，光通信中得到了广泛应用，激光稳频的方法也有非常多，有主动型稳频方式和被动型激光稳频方式，主动型激光稳频方式的精度较高。本发明属于主动型稳频方式，主动型激光稳频方式有兰姆凹陷稳频法，塞曼效应稳频法等，兰姆凹陷稳频法稳定性不够，塞曼效应稳频法性能好，但是结构复杂，不适合在一些复杂的环境当中使用。
本发明能够非常好地解决以上问题，线性吸收FM激光稳频系统光路相对简单，激光频率稳定度高，且系统的信号处理模块利用两正交的参考信号对待测信号进行耦合，分别得到两耦合值，利用这两耦合值求解出激光波长的偏移量，利用这一偏移量控制驱动电流值使得激光波长达到设定波长，这一信号处理方式大大增强了本发明的适应性。
发明内容
本发明的目的提供一种系统相对简单不需要移相即可检出反馈信号，并根据反馈信号控制激光波长稳定的系统。
为实现上述目的，本发明包括控温模块，控流模块，射频发生器，可调谐激光器，光隔离器，分束器，气体吸收池，光电转化模块，信号处理模块，可调谐激光器分别与控温模块、控流模块、射频发生器、光隔离器相连接，分束器分别与光隔离器、气体吸收池相连接，光电转化模块分别与气体吸收池、信号处理模块相连，信号处理模块分别与光电转化模块、射频发生器、控流模块相连接。
一种线性吸收FM激光稳频系统的激光稳频方法如下，激光信号被射频调制，经过气体吸收池吸收的调制激光信号作为反馈信号被光电转化模块转换为电信号送给信号处理模块处理，信号处理模块利用两正交射频信号与反馈进行耦合并对耦合量进行计算求取激光波长偏移量，并根据求取的偏移量控制激光波长稳定在目标位置。信号处理模块求取激光偏移量时只需利用两正交的射频参考信号分别与经过光电转换后的信号耦合，并通过计算即可求出激光波长偏移量，不需要调节相位使得参考信号与待测信号同相来求偏移量。激光调制信号采用射频信号。系统利用经过气体吸收池吸收后的调制信号作为反馈。控温模块将温度控制在稳定值，激光波长的稳定是通过控流模块调节驱动电流来实现。
本发明的优点在于：激光频率稳定度高，系统相对较为简单，并且无需对参考信号进行相位调节即可求出反馈用信号，系统使用方便，适应性强。
附图说明
下面结合附图1、图2对本发明做进一步说明
图1是本发明系统框图。
图2是本发明中的信号处理模块内部框图。
具体实施方式
图1是本发明系统框图，它由控温模块，控流模块，射频发生器，可调谐激光器，光隔离器，分束器，气体吸收池，光电转化模块，信号处理模块组成。控温模块、控流模块和射频信号发生器驱动可调谐激光器，经过调制的激光信号经过光隔离器，分束器将从光隔离器到来的激光分成反馈激光和出射激光，反馈激光穿过气体吸收池，由于所选激光的波长处在吸收气体的吸收线上，因此激光经过气体吸收池后的能量发生变化，激光到达光电转化模块被转换为电信号，电信号送入信号处理模块进行处理，提取出激光波长的偏移量，根据激光波长的偏移量，控制控流模块驱动电流的变化从而实现激光稳频。
图2是本发明中的信号处理模块内部框图，它由混频器1，混频器2，低通滤波器1，低通滤波器2，A/D转换器1，A/D转换器2，处理器组成。光电探测器输出信号分别送给混频器1和混频器2与射频发生器产生的正弦和余弦两正交信号混频，经过混频的信号分别送到低通滤波器1和低通滤波器2，滤除高频分量，两直流分量分别经过A/D转换器1、A/D转换器2转换为数字信号送到处理器，处理器根据所接收的两个分量进行计算求出激光偏移量，并根据偏移量的大小对控流模块发出控制命令，使得激光波长稳定在目标值。

Claims (2)

1.一种线性吸收FM激光稳频系统，包括控温模块(1)，控流模块(2)，射频发生器(3)，可调谐激光器(4)，光隔离器(5)，分束器(6)，气体吸收池(7)，光电转化模块(8)，信号处理模块(9)，其特征在于:
所述的可调谐激光器(4)分别与控温模块(1)、控流模块(2)、射频发生器(3)、光隔离器(5)相连接，分束器(6)分别与光隔离器(5)、气体吸收池(7)相连接，光电转化模块(8)分别与气体吸收池(7)、信号处理模块(9)相连，信号处理模块(9)分别与光电转化模块(8)、射频发生器(3)、控流模块(2)相连接。
2.一种基于权利要求1所述的线性吸收FM激光稳频系统的激光稳频方法，其特征在于方法如下：
激光信号被射频调制，经过气体吸收池(7)吸收的调制激光信号作为反馈信号被光电转化模块(8)转换为电信号送给信号处理模块(9)处理，信号处理模块(9)利用两正交射频信号与反馈进行耦合并对耦合量进行计算求取激光波长偏移量，并根据求取的偏移量控制激光波长稳定在目标位置；信号处理模块(9)求取激光偏移量时只需利用两正交的射频参考信号分别与经过光电转换后的信号耦合，并通过计算即可求出激光波长偏移量，不需要调节相位使得参考信号与待测信号同相来求偏移量；激光调制信号采用射频信号，系统利用经过气体吸收池(7)吸收后的调制信号作为反馈，控温模块(1)将温度控制在稳定值，激光波长的稳定是通过控流模块(2)调节驱动电流来实现。
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