CN107907147A - 精密可调谐极小拍频信号发生器 - Google Patents
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Abstract
一种精密可调谐极小拍频信号发生器，输入光经耦合器分为两路光后，经过两个偏振控制器分别调制偏振态，再分别送入单边带调制器在频域内进行移频，对移频后的两路光信号进行拍频，得到一个Hz量级极小拍频信号。本发明利用频率差可调谐的射频驱动频信号控制两个单边带调制器实现光束在频域内移频，再通过频域内同方向移频后的两光束产生所需Hz量级拍频信号。本发明不存在机械调节器件，响应速度快。本发明受环境温度及其他外部实验环境等影响较小，光路更加稳定。本发明易于操作，条件简单，且调谐曲线可人为设计成线性，调谐更精细，线性调谐更便捷，且通过调制两组常规输出射频信号的频率就能产生Hz量级的极小拍频。
Description
技术领域
本发明涉及一种信号发生器。特别是涉及一种Hz量级的精密可调谐极小拍频信号发生器。
背景技术
光学拍频技术是通过两束频率相近的光同向叠加后，产生的时间圆频率等于原来两个光波圆频率之差，即为拍频信号。光学拍频信号能将高频信号中的频率信息和位相信息转移到较低的差频信号中，在精细测量领域有着重要的用途。光学拍频信号发生器可用于外差干涉仪与高精度光谱仪等仪器中。光学拍频信号在测量液体的吸收率和色散、激光频率测量、检测微小振动位移。测物体表面光洁度、测激光束通过湍流时光束的扰动、提高望远镜的视轴瞄准精度以及作自适应光学中的鉴相器等领域有着广泛的用途。光学拍频信号发生器的主要性能参数有：输出功率，拍频信号频率范围，调谐速度，调谐精度。
目前光学拍频信号产生的主要方法有，塞曼型激光器产生拍频信号、基于声光调制(AOM)产生拍频信号、依靠双纵模激光器产生拍频信号等。塞曼型激光器产生拍频的范围在几百KHz到2MHz，产生的拍频信号功率大，拍频信号受激光器气压份比、腔损耗、磁场强度影响较大，通过改变腔长可对拍频信号调谐，但为了稳定拍频输出，需要用膨胀系数很小的材料制作谐振腔支架，价格昂贵，根据塞曼效应从理论上计算，塞曼型激光器产生拍频的调谐曲线为S型，线性度不佳，不利于调谐。声光调制产生拍频法是对激光源进行声光调制，得到多级衍射，取某两阶衍射光进行拍频，最大拍频频率范围为20MHz左右，缺点是需要搭建空间光路，受外部环境以及声光调制器件性能影响较大，由于取的是衍射光，因此输出拍频功率小，且对拍频信号调谐不方便。双纵模激光器产生拍频信号法是输出两个纵模的激光产生拍频，常见的如双纵模He-Ne激光器，产生的拍频信号频率600MHz-1000MHz，但通常需要压电陶瓷(PZT)控制腔长进行稳频以获得稳定的激光输出，此种方法产生拍频信号一般在MHz量级，很难产生Hz量级的极小拍频信号。’
综上，目前产生较小拍频的方法各有优缺点，但未有一种可以实现易于调谐的Hz量级极小频率拍频，且系统通常受环境因素影响，稳定性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以产生稳定的、易于调谐的Hz量级的精密可调谐极小拍频信号发生器。
本发明所采用的技术方案是：一种精密可调谐极小拍频信号发生器，输入光经耦合器分为两路光后，经过两个偏振控制器分别调制偏振态，再分别送入单边带调制器在频域内进行移频，对移频后的两路光信号进行拍频，得到一个Hz量级极小拍频信号。
包括有输入端连接入射光纤的输入耦合器，所述输入耦合器的一个输出端连接第一偏振控制器的输入端，另一个输出端连接第二偏振控制器的输入端，所述第一偏振控制器的输出端连接第一单边带调制器的输入端，所述第二偏振控制器的输出端连接第二单边带调制器的输入端，所述第一单边带调制器和第二单边带调制器的射频输入端分别连接射频信号驱动源，所述第一单边带调制器的输出端通过第一隔离器连接输出耦合器的一个输入端，所述第二单边带调制器的输出端通过第二隔离器连接输出耦合器的另一个输入端，所述输出耦合器的输出端连接光电探测器的输入端，所述光电探测器的输出端构成极小拍频信号发生器的输出端。
本发明的精密可调谐极小拍频信号发生器，利用频率差可调谐的射频驱动频信号控制两个单边带调制器实现光束在频域内移频，再通过频域内同方向移频后的两光束产生所需Hz量级拍频信号。本发明不存在机械调节器件，响应速度快。本发明受环境温度及其他外部实验环境等影响较小，光路更加稳定。本发明易于操作，条件简单，且调谐曲线可人为设计成线性，调谐更精细，线性调谐更便捷，且通过调制两组常规输出射频信号的频率就能产生Hz量级的极小拍频。
综上所述，本发明能综合实现高速的、性能稳定的、高精度、易于调谐的Hz量级极小拍频信号产生。
附图说明
图1是本发明精密可调谐极小拍频信号发生器的整体结构示意图。
图中
1：输入耦合器 2：第一偏振控制器
3：第二偏振控制器 4：输出耦合器
SSB1：第一单边带调制器 SSB2：第二单边带调制器
RF：射频信号驱动源 ISO1：第一隔离器
ISO2：第二隔离器 PD：光电探测器
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的精密可调谐极小拍频信号发生器做出详细说明。
本发明的精密可调谐极小拍频信号发生器，是利用单边带调制器在射频驱动信号下产生的移频作用实现极小拍频的产生。具体是输入光经耦合器分为两路光后，经过两个偏振控制器分别调制偏振态，再分别送入单边带调制器在频域内进行移频，对移频后的两路光信号进行拍频，得到一个Hz量级极小拍频信号。
如图1所示，本发明所述的精密可调谐极小拍频信号发生器，包括有输入端连接入射光纤的输入耦合器1，所述输入耦合器1的一个输出端连接第一偏振控制器2的输入端，另一个输出端连接第二偏振控制器3的输入端，所述第一偏振控制器2的输出端连接第一单边带调制器SSB1的输入端，所述第二偏振控制器3的输出端连接第二单边带调制器SSB2的输入端，所述第一单边带调制器SSB1和第二单边带调制器SSB2的射频输入端分别连接射频信号驱动源RF，所述第一单边带调制器SSB1的输出端通过第一隔离器ISO1连接输出耦合器4的一个输入端，所述第二单边带调制器SSB2的输出端通过第二隔离器ISO2连接输出耦合器4的另一个输入端，所述输出耦合器4的输出端连接光电探测器PD的输入端，所述光电探测器PD的输出端构成极小拍频信号发生器的输出端。
本发明的精密可调谐极小拍频信号发生器具体工作原理是，输入光通过耦合器分成两束，分别通过偏振控制器，改变光束的偏振状态。随后两束光进入由射频信号驱动源调制的单边带调制器在频域进行移频，移频后的两路光信号分别经过隔离器后共同送入光电探测器PD产生Hz量级极小拍频信号。由于拍频信号只与射频信号差值有关，与射频信号绝对值无关，因此调节射频驱动信号的频率，便可以高速且精密地调谐单边带调制器对入射光信号的移频量。从而对拍频信号进行调谐。两组常规输出且相位锁定射频驱动信号频率相差极小，因此能产生极小拍频信号且可以以高精度对拍频信号进行调谐。
本发明的拍频信号频率取决于两组射频信号驱动源控制的两个单边带调制器在频域上所产生的移频量差值，与射频信号频率绝对值无关，只需两组射频信号相对频率差值稳定即可。采取常规输出射频信号如MHz量级的射频信号就可对两光束进行调制，改变两组射频信号的频率，就可实现对拍频信号的调谐，易于操作，条件简单，且调谐曲线可人为设计成线性，调谐更精细，而相较于塞曼型激光器产生拍频的理论上的S型调谐曲线，线性调谐更便捷，且通过调制两组常规输出射频信号的频率就能产生Hz量级的极小拍频。
Claims (2)
1.一种精密可调谐极小拍频信号发生器，其特征在于，输入光经耦合器分为两路光后，经过两个偏振控制器分别调制偏振态，再分别送入单边带调制器在频域内进行移频，对移频后的两路光信号进行拍频，得到一个Hz量级极小拍频信号。
2.根据权利要求1所述的精密可调谐极小拍频信号发生器，其特征在于，包括有输入端连接入射光纤的输入耦合器(1)，所述输入耦合器(1)的一个输出端连接第一偏振控制器(2)的输入端，另一个输出端连接第二偏振控制器(3)的输入端，所述第一偏振控制器(2)的输出端连接第一单边带调制器(SSB1)的输入端，所述第二偏振控制器(3)的输出端连接第二单边带调制器(SSB2)的输入端，所述第一单边带调制器(SSB1)和第二单边带调制器(SSB2)的射频输入端分别连接射频信号驱动源(RF)，所述第一单边带调制器(SSB1)的输出端通过第一隔离器(ISO1)连接输出耦合器(4)的一个输入端，所述第二单边带调制器(SSB2)的输出端通过第二隔离器(ISO2)连接输出耦合器(4)的另一个输入端，所述输出耦合器(4)的输出端连接光电探测器(PD)的输入端，所述光电探测器(PD)的输出端构成极小拍频信号发生器的输出端。
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