CN115149386B - 一种基于fpga的激光频率稳定自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于FPGA的激光频率稳定自动控制系统，包括激光器、光隔离器、电光调制器、偏振分光棱镜、四分之一波片、参考腔、光电探测器、环路滤波器、第一模拟开关模块、第一数模转换器模块、第二模拟开关模块、自动锁定数字控制装置、第二数模转换器模块、模数转换器模块、调制信号发生器模块、压电陶瓷执行器件模块、以及激光晶体温控模块。本发明可以实现激光频率自动锁定；受到外界干扰时，可以自动重新锁定。
Description
技术领域
本发明涉及精密测量和激光技术领域，具体涉及一种基于FPGA的激光频率稳定自动控制系统。本发明适用于为多种常见的稳频技术提供锁定控制功能，如调制转移谱以及PDH技术等。
背景技术
超稳连续波激光器具有很高的光谱纯度和频率稳定度,在光频率标准、旋转光腔法检验狭义相对论、甚长基线激光干涉和引力波观测，相干通信、激光陀螺和激光测距等科研和应用领域都有着重要的应用前景。为了获得高光谱纯度、窄线宽和高频率稳定度的激光器，利用激光稳频技术来降低激光频率噪声，这种技术对于高分辨率干涉测量、光谱系统，以及时间和频率标准至关重要。
近年来，随着稳频激光应用的拓展，人们对激光稳频技术提出了更高的要求，例如在常用的激光稳频技术的基础上，要求稳频过程自动化，频率长期锁定等。然而在多数稳频系统中，激光稳频的捕获范围远小于激光频率受外界环境因素影响产生的变化和漂移。这就导致激光频率一旦处于失锁状态，将无法重新进入锁定状态。且在手动锁定激光频率时，需要精细准确的手动调节，需要花费大量的时间。这种激光频繁失锁问题极大地降低了系统稳定性，限制了稳频激光的应用场景。
发明内容
本发明的目的在于针对现有激光频率稳定系统存在易失锁的问题，提供一种基于FPGA的激光频率稳定自动锁定系统，能够实现激光稳频系统的快速且长时间的锁定，且适用于多种激光稳频系统，具有结构简单、可扩展空间大、稳定性强等特点。
本发明的上述目的通过以下技术手段实现：
一种基于FPGA的激光频率稳定自动控制系统，包括激光器，还包括自动锁定数字控制装置，激光器出射的线偏光经光隔离器和电光调制器调制后，再通过偏振分光棱镜和四分之一波片入射到参考腔中，由参考腔反射的信号通过四分之一波片后，再经偏振分光棱镜反射后入射到光电探测器，
自动锁定数字控制装置包括激光器慢环控制模块、激光器慢环扫描模块、压电陶瓷电压检测模块、第二模拟开关切换控制模块、激光器快环扫描模块、第一模拟开关切换控制模块、以及激光器频率锁定信号检测模块，
光电探测器的第一输出端输出光频误差信息电学信号到环路滤波器，光电探测器的第二输出端输出腔锁定标志信号到激光器频率锁定信号检测模块，
环路滤波器的第一输出端与第一模拟开关模块的第一输入端连接，环路滤波器的第二输出端与第一模拟开关模块的第二输入端连接，第一模拟开关模块的控制端与第一模拟开关切换控制模块连接，第一模拟开关模块的输出端与第二模拟开关模块的第二输入端相连，
第二模拟开关模块的第一输入端通过第一数模转换器模块与激光器快环扫描模块连接，第二模拟开关模块的控制端与第二模拟开关切换控制模块连接，第二模拟开关模块的输出端分别与压电陶瓷执行器件模块和模数转换器模块连接，压电陶瓷执行器件模块和激光器的压电陶瓷控制端连接，模数转换器模块与压电陶瓷电压检测模块连接，
激光器的晶体温控端与激光器晶体温控模块连接，激光器晶体温控模块与第二模数转换器的输出端连接，频率锁定时，第二模数转换器的输入端与激光器慢环控制模块连接，频率失锁时，第二模数转换器的输入端与激光器慢环扫描模块连接。
如上所述激光器频率锁定信号检测模块监测到腔锁定标志信号为高电平，则处于频率失锁状态；
激光器频率锁定信号检测模块监测到腔锁定标志信号为低电平，则处于频率锁定状态，
激光器频率锁定信号检测模块监测到下降沿，则激光器频率处于与参考腔共振的匹配点，
环路滤波器根据光频误差信息电学信号生成高增益伺服控制信号并输入到第一模拟开关模块。
在频率失锁时，激光器慢环扫描模块输出数字阶跃电压信号到第二模数转换器，第二模数转换器将数字阶跃电压信号转换为模拟阶跃电压信号输入到激光晶体温控模块，激光晶体温控模块依据模拟阶跃电压信号生成对应的模拟控制信号到激光器的晶体温控端，第一数模转换器模块将激光器快环扫描模块输出的数字锯齿波信号转换为模拟锯齿波信号输出到第二模拟开关，第二模拟开关切换控制模块控制第二模拟开关输出模拟锯齿波信号到压电陶瓷执行器件模块和模数转换器模块，压电陶瓷电压检测模块对模数转换器模块的输出进行实时监测，激光器压电陶瓷执行器件模块将收到的模拟锯齿波信号对应的控制信号输入到激光器中的压电陶瓷控制端，进行锯齿波信号扫描。
在锯齿波信号扫描过程中，若激光器频率锁定信号检测模块没有监测到下降沿，激光器慢环扫描模块输出数字阶跃电压信号到第二模数转换器，第二模数转换器将数字阶跃电压信号转换为模拟阶跃电压信号输入到激光晶体温控模块；
在锯齿波信号扫描过程中，若激光器频率锁定信号检测模块监测到下降沿，若模数转换器模块监测到的压电陶瓷电压信号大于设定正向阈值，激光器慢环扫描模块输出正向数字阶跃电压信号，若模数转换器模块监测到的压电陶瓷电压信号小于设定反向阈值，激光器慢环扫描模块输出反向数字阶跃电压信号。
在频率锁定时，第一模拟开关控制切换模块控制第一模拟开关模块输出高增益伺服控制信号到第二模拟开关，第二模拟开关切换控制模块控制第二模拟开关输出高增益伺服控制信号到压电陶瓷执行器件模块和模数转换器模块，压电陶瓷电压检测模块对模数转换器模块的输出进行实时监测，激光器压电陶瓷执行器件模块将收到的高增益伺服控制信号对应的控制信号输入到激光器中的压电陶瓷控制端。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
1、能够在开启系统后自动地锁定激光频率；
2、实时锁频状态监控：能够实时检测激光锁频状态；
3、自动重锁定：能够在激光脱锁后自动地将其重新锁定。
4、本发明提供了一种成本低、可靠性高、易复制的激光器脱离锁定后自动恢复锁定地方案，其频率自动锁定的方法可以广泛应用于其他类似的激光频率稳定的系统中。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；其中，in1-第一输入端；in2-第二输入端；out1-第一输出端；out2-第二输出端，ctl-控制端。
图2是本发明实施例激光频率自动锁定以及失锁后重新锁定的结果示意图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
一种基于FPGA的激光频率稳定自动控制系统，包括激光器稳频光路单元和激光器稳频锁定控制单元。
激光器稳频光路单元，包括激光器1、光隔离器2、电光调制器3、偏振分光棱镜4、四分之一波片5、以及参考腔6。系统的光路主要由激光器1出射的线偏光经光隔离器2和电光调制器调制3后，再通过偏振分光棱镜4和四分之一波片5入射到参考腔6中，由参考腔6反射的信号通过四分之一波片5后，再经偏振分光棱镜4反射后入射到光电探测器7，即可得到激光反射信号，激光反射信号包含光频误差信息的电学信号和激光反射信号光强相关的幅值信号。
激光器稳频锁定控制单元包括光电探测器7、环路滤波器8、第一模拟开关模块9、第一数模转换器模块10、第二模拟开关模块11、自动锁定数字控制装置12、第二数模转换器模块13、模数转换器模块14、调制信号发生器模块15、压电陶瓷执行器件模块101、以及激光晶体温控模块102。
自动锁定数字控制装置12中包括激光器慢环控制模块121、激光器慢环扫描模块122、压电陶瓷电压检测模块123、第二模拟开关切换控制模块124、激光器快环扫描模块125、第一模拟开关切换控制模块126、激光器频率锁定信号检测模块127。在本实施例中，自动锁定数字控制装置12中的各个模块通过数字主控板FPGA采用软件的形式实现，产生激光器1中所需要的快环扫描信号、慢环扫描信号以及慢环执行信号，具体连接方式如下所示。
所述的光电探测器7位于所述的偏振分光棱镜4的反射信号方向。该光电探测器7的输入端输入的信号为激光反射信号，激光反射信号为经过所述参考腔6、四分之一波片5反射回来的光信号。光电探测器7的第一输出端输出的信号为交流信号，是与激光反射信号频率相关的光频误差信息电学信号，输入到环路滤波器8。光电探测器7的第二输出端输出的信号为直流信号，是与激光反射信号光强相关的幅值信号，该幅值信号也被称为腔锁定标志信号，输入到激光器频率锁定信号检测模块127。激光器频率锁定信号检测模块127用于监测激光频率是否锁定，若腔锁定标志信号为高电平，则系统处于频率失锁状态；若腔锁定标志信号为低电平，则系统处于频率锁定状态。
环路滤波器8由混频器、低通滤波器、比例器、积分器、微分器以及加法器组成。由光电探测器7输出的光频误差信息电学信号输入到环路滤波器8中的输入端，光频误差信息电学信号首先与调制信号发生器模块15输入的鉴频信号进行鉴频处理，把位于载波附近携带有用信息的频谱搬移到基带中，然后环路滤波器8进行低通滤波处理，滤除无用的谐波信号，得到鉴频误差信号。鉴频误差信号分为两路，一路经过比例、二阶积分、微分处理后，通过进行放大处理产生高增益伺服控制信号；另一路经过积分处理后，直接输出产生低增益伺服控制信号。高增益伺服控制信号为激光频率锁定时的执行信号，低增益伺服控制信号为激光频率搜索时的指示信号。高增益伺服控制信号和低增益伺服控制信号分别通过环路滤波器8的高增益端(第一输出端)和低增益端(第二输出端)输出，高增益端和低增益端分别与第一模拟开关模块9的第一输入端以及第二输入端相连。
模数转换器模块包括第一数模转换器模块10和第二数模转换器模块13，第一数模转换器模块10的输入端与所述自动锁定数字控制装置12中的激光器快环扫描模块125相连，自动锁定数字控制装置12中的激光器快环扫描模块125输出数字信号，数字信号为周期的锯齿波信号，锯齿波信号输入到第一数模转换器模块10的输入端，第一数模转换器模块10的输出端与第二模拟开关11的第一输入端相连，第一数模转换器模块10将输入的数字信号转换为模拟信号，输出模拟锯齿波信号到第二模拟开关11中。
第二数模转换器模块13的输入端与自动锁定数字控制装置12中的激光器慢环控制模块121或激光器慢环扫描模块122相连。
在频率锁定的情况下，激光器慢环控制模块121中的产生数字可增减的直流电压信号，该信号输入到第二模数转换器13的输入端，第二数模转换器模块13的输出端与激光晶体温控模块102的输入端相连，第二数模转换器模块13将输入的可增减直流电压信号转换为模拟可增减电压直流信号，输出到激光器晶体温控模块102中。激光器晶体温控模块102的输出端与激光器1中的第二输入端(晶体温控端)相连，将模拟控制信号输入到激光器1中的第二输入端(晶体温控端)，从而实现慢速控制激光频率，从而达到激光频率锁定的目的。
在频率失锁的条件下，自动锁定数字控制装置12输出激光器慢环扫描模块122中的数字阶跃电压信号。此信号输入到第二模数转换器13的输入端，第二数模转换器模块13的输出端与激光晶体温控模块102的输入端相连，第二数模转换器模块13将输入的数字阶跃电压信号转换为模拟阶跃电压信号，输出到激光器晶体温控模块102中。激光晶体温控模块102依据模拟阶跃电压信号生成对应的模拟控制信号并输出到激光器1的第二输入端(晶体温控端)。从而实现慢速调整激光频率，从而达到激光频率自动锁定的目的。
模拟开关模块包括第一模拟开关模块9和第二模拟开关模块11。
第一模拟开关模块9的第一输入端和第二输入端分别与环路滤波器8中的高增益端以及低增益端相连，第一模拟开关模块9的控制端与自动锁定数字控制装置12中第一模拟开关切换控制模块126连接。在激光频率锁定的情况下，第一模拟开关控制切换模块126输出高电平信号，控制第一模拟开关模块9输出环路滤波器模块8中的高增益伺服控制信号。在激光频率失锁的情况下，进行激光频率扫描的过程中，第一模拟开关控制切换模块126输出低电平信号，控制第一模拟开关模块9输出环路滤波器模块8中的低增益伺服控制信号。第一模拟开关模块9的输出端与第二模拟开关模块11的第二输入端相连，将环路滤波器中的高增益伺服控制信号或者低增益伺服控制信号输入到第二模拟开关模块中11。
第二模拟开关模块11的第一输入端与第一数模转换器模块10的输出端相连，第二模拟开关模块11的第二输入端与第一模拟开关模块9的输出端相连，第二模拟开关模块11的控制端与自动锁定数字控制装置12中的第二模拟开关切换控制模块124相连。
在激光频率锁定的情况下，第二模拟开关切换控制模块124输出高电平，控制第二模拟开关模块输出第一模拟开关模块9的输出信号，即输出环路滤波器8中的高增益伺服控制信号，高增益伺服控制信号经第二模拟开关模块11的输出端分别输出到激光器压电陶瓷执行器件模块101和模数转换器模块14，激光器压电陶瓷执行器件模块101将高增益伺服控制信号对应的控制信号输送到激光器1中的第一输入端(压电陶瓷控制端)，实现快速调整激光频率，从而达到激光频率锁定的目的。模数转换器模块14对高增益伺服控制信号进行监测并反馈到自动锁定数字控制装置12中的压电陶瓷电压检测模块123，进行实施监测。根据检测压电陶瓷电压信号，控制激光器慢环控制模块121中输出可增减直流电压信号。若压电陶瓷电压信号大于设定正向阈值(5V)，则控制激光器慢环控制模块121输出自减直流电压信号；若压电陶瓷电压信号小于设定反向阈值(-5V)，则控制激光器慢环控制模块121输出自增直流电压信号；
在激光频率失锁的情况下，系统进行激光频率扫描的过程中，第二模拟开关切换控制模块124输出低电平，控制第二模拟开关模块11输出第一数模转换器模块10的输出端中的模拟锯齿波信号。第二模拟开关模块11的输出端4与压电陶瓷执行器件模块101相连，将模拟锯齿波信号分别输入到压电陶瓷执行器件模块101和模数转换器模块14。激光器压电陶瓷执行器件模块101的输出端与激光器1中的第一输入端(压电陶瓷控制端)相连，激光器压电陶瓷执行器件模块101将收到的模拟锯齿波信号对应的控制信号输入到激光器1中的第一输入端(压电陶瓷控制端)，实现对激光频率进行快速调整。模数转换器模块14对模拟锯齿波信号进行监测并反馈到自动锁定数字控制装置12中的压电陶瓷电压检测模块123，进行实施监测。
在锯齿波信号进行扫描的过程中，若光电探测器7的第二输出端的信号未出现下降沿，则控制激光器慢环扫描模块122中输出数字阶跃电压信号，对激光晶体温控模块102进行循环阶梯扫描，来实现激光频率的慢速调整，从而达到激光频率搜索的目的。若光电探测器7的第二输出端的信号出现下降沿，若压电陶瓷电压信号大于设定正向阈值(5V)，控制激光器慢环扫描模块122中输出正向数字阶跃电压信号；若压电陶瓷电压信号小于设定反向阈值(-5V)，控制激光器慢环扫描模块122中输出反向数字阶跃电压信号。
自动锁定数字控制装置12通过软件编程控制模拟开关的输出，从而达到激光频率自动搜索并锁定的效果。
调制信号发生器模块15产生调制信号，分别输出到激光器稳频光路单元中的电光调制器3和激光器稳频锁定控制单元中的环路滤波器8中进行频率调制和解调。
压电陶瓷执行器件模块101是激光稳频中最常见的频率执行器件，通过改变加在压电陶瓷电极上的电压，就可以达到快速调整激光频率的目的。
激光晶体温控模块102中是根据接收的信号对激光器进行温度调节，实现频率慢速调整，这是一种普遍使用的控制激光频率漂移的方法。
一种基于FPGA的激光器频率自动锁定方法，利用上述一种基于FPGA的激光频率稳定自动控制系统，包括以下步骤：
步骤1、系统复位，系统预热，激光晶体温度稳定。第二模拟开关切换控制模块124控制第二模拟开关11输出第一数模转换器模块10输出的模拟锯齿波信号，第一数模转换器模块10将激光器快环扫描模块125输出的数字锯齿波信号转换为模拟锯齿波信号输出到第二模拟开关11，模拟锯齿波信号输入到压电陶瓷执行器件模块101；
步骤2、激光器频率锁定信号检测模块127进行工作，判断激光器频率是否锁定；
若光电探测器模块7的第二输出端输出的直流信号为低电平，则激光器频率锁定信号监测模块127可以判断激光器频率处于锁定状态；
若光电探测器模块7第二输出端输出的直流信号为高电平，则激光器频率锁定信号监测模块127可以判断激光器频率处于失锁状态；
若光电探测器模块7第二输出端输出的信号由高电平转化为低电平，则激光器频率锁定信号监测模块127可以判断激光器频率处于与参考腔共振的匹配点；
步骤3、在失锁状态，自动锁定数字控制装置12中的激光器快环扫描模块125输出周期性的数字锯齿波信号，数字锯齿波信号由第一数模转换器模块10转换为模拟锯齿波信号输出到第二模拟开关11。再通过第二模拟开关切换控制模块124输出低电平，控制第二模拟开关模块11将模拟锯齿波信号输出到压电陶瓷执行器件模块101上，最终将模拟锯齿波信号输出到激光器1的第一输入端(压电陶瓷控制端)，对激光频率进行快速调整。同时控制第二数模转换器13，输出自动锁定数字控制装置12中的激光慢环扫描模块122中的阶跃电压信号，将此阶跃电压信号施加在激光器晶体温控模块102上，最终将信号输出到激光器1的第二输入端温度控制端，实现激光频率慢速调谐。搜索待锁定激光器频率与参考腔共振的匹配点，通过步骤2对激光器是否锁定进行判断。
步骤4、若搜索到待锁定激光器频率与参考腔共振频率的匹配点，通过控制自动锁定数字控制装置12中的第一模拟开关切换控制模块126输出高电平，控制输出环路滤波器8中的高增益伺服控制信号从第一模拟开关模块9输出到第二模拟开关模块11。
同时通过控制自动锁定数字控制装置12中的第二模拟开关切换控制模块124输出高电平，控制高增益伺服控制信号输出到压电陶瓷执行器件模块101和模数转换器模块14。最终压电陶瓷执行器件模块101将高增益伺服控制信号对应的控制信号输出到激光器1的第一输入端(压电陶瓷控制端)，对激光器进行快速调谐。同时控制第二数模转换器13，输出自动锁定数字控制装置12中的激光慢环控制模块121中的自增减直流电压信号，将此信号施加在激光器晶体温控模块上，最终将信号输出到激光器1的第二输入端温度控制端，实现温度慢环控制。
若未搜索到激光频率与F-P腔共振频率的匹配点，重新进行步骤3进行激光频率搜索。
需要指出的是，本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (4)
1.一种基于FPGA的激光频率稳定自动控制系统，包括激光器(1)，其特征在于，还包括自动锁定数字控制装置(12)，激光器(1)出射的线偏光经光隔离器(2)和电光调制器调制(3)后，再通过偏振分光棱镜(4)和四分之一波片(5)入射到参考腔(6)中，由参考腔(6)反射的信号通过四分之一波片(5)后，再经偏振分光棱镜(4)反射后入射到光电探测器(7)，
自动锁定数字控制装置(12)包括激光器慢环控制模块(121)、激光器慢环扫描模块(122)、压电陶瓷电压检测模块(123)、第二模拟开关切换控制模块(124)、激光器快环扫描模块(125)、第一模拟开关切换控制模块(126)、以及激光器频率锁定信号检测模块(127)，
光电探测器(7)的第一输出端输出光频误差信息电学信号到环路滤波器(8)，光电探测器(7)的第二输出端输出腔锁定标志信号到激光器频率锁定信号检测模块(127)，
环路滤波器(8)的第一输出端与第一模拟开关模块(9)的第一输入端连接，环路滤波器(8)的第二输出端与第一模拟开关模块(9)的第二输入端连接，第一模拟开关模块(9)的控制端与第一模拟开关切换控制模块(126)连接，第一模拟开关模块(9)的输出端与第二模拟开关模块(11)的第二输入端相连，
第二模拟开关模块(11)的第一输入端通过第一数模转换器模块(10)与激光器快环扫描模块(125)连接，第二模拟开关模块(11)的控制端与第二模拟开关切换控制模块(124)连接，第二模拟开关模块(11)的输出端分别与压电陶瓷执行器件模块(101)和模数转换器模块(14)连接，压电陶瓷执行器件模块(101)和激光器(1)的压电陶瓷控制端连接，模数转换器模块(14)与压电陶瓷电压检测模块(123)连接，
激光器(1)的晶体温控端与激光器晶体温控模块(102)连接，激光器晶体温控模块(102)与第二模数转换器(13)的输出端连接，频率锁定时，第二模数转换器(13)的输入端与激光器慢环控制模块(121)连接，频率失锁时，第二模数转换器(13)的输入端与激光器慢环扫描模块(122)连接，
所述激光器频率锁定信号检测模块(127)监测到腔锁定标志信号为高电平，则处于频率失锁状态；
激光器频率锁定信号检测模块(127)监测到腔锁定标志信号为低电平，则处于频率锁定状态，
激光器频率锁定信号检测模块(127)监测到下降沿，则激光器频率处于与参考腔共振的匹配点，
环路滤波器(8)根据光频误差信息电学信号生成高增益伺服控制信号和低增益伺服控制信号并分别输入到第一模拟开关模块(9)的第一输入端和第二输入端，
在激光频率锁定的情况下，第一模拟开关控制切换模块(126)输出高电平信号，控制第一模拟开关模块(9)输出环路滤波器模块(8)中的高增益伺服控制信号，
在激光频率失锁的情况下，进行激光频率扫描的过程中，第一模拟开关控制切换模块(126)输出低电平信号，控制第一模拟开关模块(9)输出环路滤波器模块(8)中的低增益伺服控制信号，
搜索到待锁定激光器频率与参考腔共振频率的匹配点的情况下，通过控制自动锁定数字控制装置(12)中的第一模拟开关切换控制模块(126)输出高电平，控制输出环路滤波器(8)中的高增益伺服控制信号从第一模拟开关模块(9)输出到第二模拟开关模块(11)。
2.根据权利要求1所述一种基于FPGA的激光频率稳定自动控制系统，其特征在于，
在频率失锁时，激光器慢环扫描模块(122)输出数字阶跃电压信号到第二模数转换器(13)，第二模数转换器(13)将数字阶跃电压信号转换为模拟阶跃电压信号输入到激光晶体温控模块(102)，激光晶体温控模块(102)依据模拟阶跃电压信号生成对应的模拟控制信号到激光器(1)的晶体温控端，第一数模转换器模块(10)将激光器快环扫描模块(125)输出的数字锯齿波信号转换为模拟锯齿波信号输出到第二模拟开关(11)，第二模拟开关切换控制模块(124)控制第二模拟开关(11)输出模拟锯齿波信号到压电陶瓷执行器件模块(101)和模数转换器模块(14)，压电陶瓷电压检测模块(123)对模数转换器模块(14)的输出进行实时监测，激光器压电陶瓷执行器件模块(101)将收到的模拟锯齿波信号对应的控制信号输入到激光器(1)中的压电陶瓷控制端，进行锯齿波信号扫描。
3.根据权利要求2所述一种基于FPGA的激光频率稳定自动控制系统，其特征在于，在锯齿波信号扫描过程中，若激光器频率锁定信号检测模块(127)没有监测到下降沿，激光器慢环扫描模块(122)输出数字阶跃电压信号到第二模数转换器(13)，第二模数转换器(13)将数字阶跃电压信号转换为模拟阶跃电压信号输入到激光晶体温控模块(102)；
在锯齿波信号扫描过程中，若激光器频率锁定信号检测模块(127)监测到下降沿，若模数转换器模块(14)监测到的压电陶瓷电压信号大于设定正向阈值，激光器慢环扫描模块(122)输出正向数字阶跃电压信号，若模数转换器模块(14)监测到的压电陶瓷电压信号小于设定反向阈值，激光器慢环扫描模块(122)输出反向数字阶跃电压信号。
4.根据权利要求3所述一种基于FPGA的激光频率稳定自动控制系统，其特征在于，
在频率锁定时，第一模拟开关控制切换模块(126)控制第一模拟开关模块(9)输出高增益伺服控制信号到第二模拟开关(11)，第二模拟开关切换控制模块(124)控制第二模拟开关(11)输出高增益伺服控制信号到压电陶瓷执行器件模块(101)和模数转换器模块(14)，压电陶瓷电压检测模块(123)对模数转换器模块(14)的输出进行实时监测，激光器压电陶瓷执行器件模块(101)将收到的高增益伺服控制信号对应的控制信号输入到激光器(1)中的压电陶瓷控制端。
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