CN116299325A - 光电锁相环 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种光电锁相环，用数字电路代替传统光电锁相环中的外围电路，通过数字电路的灵活性，提高了激光扫描仪的多样性。本申请可以实时调节激光器的相位部分和光栅部分，以实时调节激光器的扫描时间和扫描波形。
Description
技术领域
本申请涉及锁相环技术领域，特别是涉及一种光电锁相环。
背景技术
传统的光电锁相环主要通过外部模拟电路与激光器相结合，保证激光器的良好工作状态。激光器的良好工作状态的需求主要有两点，一是需求较窄的光线宽，二是需求较高的扫描线性度。
光线宽是激光光源发射光谱的光强半峰全宽，即达到光强峰值一半高度所对应的两个频率(我们记作f1和f2)中间的宽度，数值上等于两个频率的频率差值。光线宽是激光器在扫描在单个频点时的特性，大多数激光器通过调节内部相位完成光线宽的调节。
扫描线性度是判定激光器在进行波长扫频时是否是线性扫描的(或者说有多大程度上属于线性扫描的)，大多数激光器通过调节光栅部分完成扫描线性度的调节。
传统的光电锁相环主要通过外部模拟电路与激光器相结合，仅能完成线性扫频的相位和频率线性度锁定，给激光器加载低速率信号需要额外使用其他外部调制器，也就是说传统光电锁相环的激光器的扫描范围和扫描精度都是固定的，变更扫描线性度需要重新定制外部模拟电路。
综上，传统的光电锁相环只能在压窄光线宽和降低扫描线性度之间选择其一，无法二者兼得，需要分别设计不同的外部模拟电路与激光器来满足不同的需求，无法同时满足窄光线宽和低扫描线性度的需求。也即需要设计两套模拟电路来满足窄光线宽和低扫描线性度的需求。并且由于两套外部模拟电路相互独立，因此无法共存。
此外，当扫描波不同的时候，例如针对三角波，锯齿波，也需要设计不同的外部模拟电路与激光器来完成扫频。
发明内容
基于此，有必要针对传统光电锁相环无法同时满足窄光线宽和低扫描线性度的需求的问题，提供一种光电锁相环。
本申请提供一种光电锁相环，包括：
可调激光器，用于输出波长可调节的激光信号；
频率鉴别器，与可调激光器连接，用于将激光信号延时，并将延时后的激光信号和未延时的激光信号耦合并进行拍频，输出两路拍频电信号；
微处理单元，与频率鉴别器连接，所述微处理单元还与所述可调激光器连接，用于采集两路拍频电信号并对两路拍频电信号进行数字信号处理，依据数字信号处理结果调节所述可调激光器内的相位参数与光栅参数。
进一步地，所述可调激光器包括：
前光栅；
增益元件，与所述前光栅连接；
移相器，与所述增益元件连接；
后光栅，与所述移相器连接。
进一步地，所述频率鉴别器包括：
直接传输元件，与所述可调激光器连接；
延时传输元件，与所述可调激光器连接；
耦合元件，与所述直接传输元件连接，所述耦合元件还与所述延时传输元件连接；
第一输出端，与所述耦合元件连接；
第二输出端，与所述耦合元件连接。
进一步地，所述频率鉴别器还包括连接于耦合元件和第一输出端之间的第一平衡光电二极管和第一跨阻放大器；
所述第一平衡光电二极管的一端与所述耦合元件连接，另一端与所述第一跨阻放大器连接；
所述第一跨阻放大器一端与所述第一平衡光电二极管连接，另一端与所述第一输出端连接。
进一步地，所述频率鉴别器还包括连接于耦合元件和第二输出端之间的第二平衡光电二极管和第二跨阻放大器；
所述第二平衡光电二极管的一端与所述耦合元件连接，另一端与所述第二跨阻放大器连接；
所述第二跨阻放大器一端与所述第二平衡光电二极管连接，另一端与所述第二输出端连接。
进一步地，所述微处理单元包括：
鉴频鉴相器，鉴频鉴相器的输入端与所述第一跨阻放大器连接，所述鉴频鉴相器的输出端还与所述第二跨阻放大器连接；
模数转换器，模数转换器的输入端与所述鉴频鉴相器的输出端连接；
可编程逻辑单元，与所述模数转换器的输出端连接；
数模转换器，数模转换器的输入端与所述可编程逻辑单元连接，所述数模转换器的输出端与所述可调激光器连接。
进一步地，所述微处理单元还包括：
滤波器，设置于所述鉴频鉴相器和所述模数转换器之间。
进一步地，所述微处理单元还包括：
压控电流单元，设置于所述数模转换器与所述可调激光器之间。
进一步地，所述微处理单元还包括：
外部晶振，与所述鉴频鉴相器连接。
进一步地，所述直接传输元件包括第一光纤臂，所述延时传输元件包括第二光纤臂，所述第二光纤臂的长度大于所述第一光纤臂的长度。
本申请涉及一种光电锁相环，用数字电路代替传统光电锁相环中的外围电路，通过数字电路的灵活性，提高了激光扫描仪的多样性。本申请可以实时调节激光器的相位部分和光栅部分，以实时调节激光器的扫描时间和扫描波形。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的光电锁相环的结构示意图。
图2为本申请另一实施例提供的光电锁相环的结构示意图。
附图说明:
100-可调激光器；110-前光栅；120-增益元件；130-移相器；140-后光栅；
200-频率鉴别器；210-直接传输元件；220-延时传输元件；230-耦合元件；
241-第一输出端；242-第二输出端；251-第一平衡光电二极管；
252-第二平衡光电二极管；261-第一跨阻放大器；262-第二跨阻放大器；
300-微处理单元；310-鉴频鉴相器；311-鉴频鉴相器的输入端；
312-鉴频鉴相器的输出端；320-模数转换器；321-模数转换器的输入端；
322-模数转换器的输出端；330-数模转换器；331-数模转换器的输入端；
332-数模转换器的输出端；340-可编程逻辑单元；350-滤波器；
360-压控电流单元；370-外部晶振。
具体实施方式
为了使本申请的目的.技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供一种数字光电锁相环。需要说明的是，本申请提供的数字光电锁相环是一种数模混合的光电锁相环。
如图1所示，在本申请的一实施例中，包括可调激光器100、频率鉴别器200和微处理单元300。所述频率鉴别器200与可调激光器100连接。所述微处理单元300与频率鉴别器200连接。所述微处理单元300还与所述可调激光器100连接。
所述可调激光器100用于输出波长可调节的激光信号。所述频率鉴别器200用于将激光信号延时，并将延时后的激光信号和未延时的激光信号耦合并进行拍频，输出两路拍频电信号。所述微处理单元300用于采集两路拍频电信号并对两路拍频电信号进行数字信号处理，依据数字信号处理结果调节所述可调激光器100内的相位参数与光栅参数。
具体地，可调激光器100可以为DBR激光器，可以通过调节内部的移相器130来进行相位调节，可以通过调节内部的前光栅110和后光栅140来调节输出的激光信号的波长。
所述频率鉴别器200的作用是将激光信号导入两个不同的传输通道，一个是延时通道，一个是未延时通道，然后将延时后的激光信号和未延时的激光信号耦合并进行拍频，输出两路拍频电信号。
微处理单元300采集两路拍频电信号并对两路拍频电信号进行数字信号处理，依据数字信号处理结果调节所述可调激光器100内的相位参数与光栅参数，来实现可调激光器100扫描过程中的线宽压窄。
本实施例中，用数字电路代替传统光电锁相环中的外围电路，通过数字电路的灵活性，提高了激光扫描仪的多样性。本申请可以实时调节激光器的相位部分和光栅部分，以实时调节激光器的扫描时间和扫描波形。
如图2所示，在本申请的一实施例中，所述可调激光器100包括前光栅110、增益元件120、移相器130和后光栅140。增益元件120与所述前光栅110连接。移相器130与所述增益元件120连接。后光栅140与所述移相器130连接。
具体地，移相器130的作用是调节可调激光器100输出激光信号的波长。
如图2所示，在本申请的一实施例中，所述频率鉴别器200包括直接传输元件210、延时传输元件220、耦合元件230、第一输出端241和第二输出端242。
所述直接传输元件210与所述可调激光器100连接。所述延时传输元件220与所述可调激光器100连接。所述耦合元件230与所述直接传输元件210连接。所述耦合元件230还与所述延时传输元件220连接。所述第一输出端241与所述耦合元件230连接。所述第二输出端242与所述耦合元件230连接。
具体地，频率鉴别器200内部设置的直接传输元件210和延时传输元件220可以是两个不同长度的光纤。直接传输元件210和延时传输元件220中长度较长的一个将可调激光器100产生的激光信号进行延时。直接传输元件210和延时传输元件220中长度较短的一个直接传导激光信号。
频率鉴别器200内部设置的直接传输元件210和延时传输元件220也可以是两个折射率不同，长度也不同的波导。
如图2所示，在本申请的一实施例中，所述频率鉴别器200还包括连接于耦合元件230和第一输出端241之间的第一平衡光电二极管251和第一跨阻放大器261。所述第一平衡光电二极管251的一端与所述耦合元件230连接。所述第一平衡光电二极管251的另一端与所述第一跨阻放大器261连接。所述第一跨阻放大器261的一端与所述第一平衡光电二极管251连接。所述第一跨阻放大器261的另一端与所述第一输出端241连接。
具体地，第一平衡光电二极管251的作用是用于消除直接传输元件210和延时传输元件220引入的噪声。
第一跨阻放大器261的作用是用于将第一平衡光电二极管251产生的光电流信号转换为电压信号。
如图2所示，在本申请的一实施例中，所述频率鉴别器200还包括连接于耦合元件230和第二输出端242之间的第二平衡光电二极管和第二跨阻放大器262。所述第二平衡光电二极管的一端与所述耦合元件230连接，所述第二平衡光电二极管的另一端与所述第二跨阻放大器262连接。所述第二跨阻放大器262的一端与所述第二平衡光电二极管连接，所述第二跨阻放大器262的另一端与所述第二输出端242连接。
具体地，第二平衡光电二极管的作用是用于消除直接传输元件210和延时传输元件220引入的噪声。
第二跨阻放大器262的作用用于将第二衡光电二极管产生的光电流信号转换为电压信号。
如图2所示，在本申请的一实施例中，所述微处理单元300包括鉴频鉴相器310、模数转换器320、可编程逻辑单元340和数模转换器330。鉴频鉴相器310的输入端311与所述第一跨阻放大器261连接。所述鉴频鉴相器310的输出端312还与所述第二跨阻放大器262连接。模数转换器320的输入端321与所述鉴频鉴相器310的输出端312连接。可编程逻辑单元340与所述模数转换器320的输出端322连接。数模转换器330的输入端331与所述可编程逻辑单元340连接。所述数模转换器330的输出端332与所述可调激光器100连接。
具体地，微处理单元300可以为FPGA或DSP。
如图2所示，在本申请的一实施例中，所述微处理单元300还包括滤波器350。滤波器350设置于所述鉴频鉴相器310和所述模数转换器320之间。
具体地，本实施例可以采用实时自定义的数字环路滤波器350，而不是传统的模拟环路滤波器350。
如图2所示，在本申请的一实施例中，所述微处理单元300还包括压控电流单元360。压控电流单元360设置于所述数模转换器330与所述可调激光器100之间。
具体地，压控电流单元360的作用是将电压信号转换为电流信号重新注入至可调激光器100的移相器130部分。
如图2所示，在本申请的一实施例中，所述微处理单元300还包括外部晶振370，外部晶振370与所述鉴频鉴相器310连接。
具体地，外部晶振370的作用是作为参考时钟以稳定可调激光器100的扫描过程。
如图2所示，在本申请的一实施例中，所述直接传输元件210包括第一光纤臂，所述延时传输元件220包括第二光纤臂，所述第二光纤臂的长度大于所述第一光纤臂的长度。
具体地，这只是本申请的一个实施例，通过设置长度不同的光纤臂来实现延时。
下面阐述一下下本申请提供光电锁相环实现线性扫频过程中的原理。
假设可调激光器100发出光信号的相位使用公式1来表达。
其中，φ(t)为t时刻可调激光器100发出光信号的相位。φ0为可调激光器100的初始相位差。ω0为可调激光器100的角频率。ζ为可调激光器100的扫描斜率。t为时间。
那么经过频率鉴别器200后直接传输元件210和延时传输元件220拍频后的信号使用公式2来表达。
iPD(t)＝KPcos（φ(t)-φ(t-τ)). 公式2。
其中，iPD为经过频率鉴别器200后直接传输元件210和延时传输元件220拍频后平衡光电二极管的电流。第一平衡光电二极管251和第二平衡光电二极管的电流相同。t为时间。Kp为平衡光电二极管的增益。第一平衡光电二极管251和第二平衡光电二极管的增益相同。τ为分别经过频率鉴别器200直接传输元件210和延时传输元件220的时间差。
微处理单元300内部产生一个参考时钟信号，使用公式3表达。
ωR＝ξτ 公式3
其中，ωR为微处理单元300内部产生的参考时钟信号。ξ是可调激光器100的扫描斜率。
将该时钟信号在微处理单元300内部与微处理单元300采集后的拍频电信号二者进行拍频，经过平衡光电二极管的电流经微处理单元300后的电流使用公式4表达。
iM(t)＝KPKM cos(φ(t)-φ(t-τ)-ωRt) 公式4。
其中，iM为经过平衡光电二极管的电流经微处理单元300后的电流。KM为拍频功能的增益。ωR为微处理单元300内部产生的参考时钟信号，在这个公式中使用时信号仅剩下直流分量。
将公式1代入至公式4中，得到公式5。
若扫描线性度较差(通过对比不同时刻，平衡光电二极管接收到的信号频率是否偏移来量化)，模数转换器320所采集的电信号与时钟信号拍频后仍存在振荡，再经过微处理单元300内部的滤波器350350处理，提取频率偏差所的直流分量，对激光器进行调节。
通过实时的配置微型处理器内部的定时器和波形输出函数，可以自定义的实时改变激光器的扫描时间和波形。任意波形代表任意的幅度和任意的周期。
从幅度分析：在激光器扫描的过程中，改变激光器扫描的波长范围，这可以改变激光器精度，实现微米级别扫描精度-厘米级别的扫描精度的任意切换。
从周期分析：周期越大代表单次扫描时间越长，FMCW激光器理论的最大扫描距离为cT/2也就是单个周期光的传播距离/2。C是光速，T是单个周期光的传播时间。
从幅度和周期进行任意波形的自定义，本申请可以实现任意扫描精度，和任意扫描范围的切换。另外，采用三角波波形时的，FMCW容易出现“鬼影”。而任意波形的自定义使得每个周期的三角波都可以有不同的幅度和周期，很好的解决了这个问题。
在任意上述解决方案中提到，该发明可以实现任意扫描精度和扫描范围的切换。其中在实现任意精度扫描时，其本质时任意切换扫描斜率。以线性扫描为例：经过频率鉴别器200后两臂拍频后的信号为：
iPD(t)＝KP cos(φ(t)-φ(t-τ)) 公式2
代入激光器扫描斜率后，得到
ξ是激光器扫描斜率，也就是说在改变斜率时，激光器的延时自拍频频率也会改变，因此这导致采用模拟滤波器350的方案并不能完全适用。可以实时配置的滤波网络在灵活的FMCW雷达中显得至关重要。
此外，本申请还有简化AD的方案。
简化AD的方案：在微处理单元300输入端通过直接采集激光器拍频后的时钟信号，在微处理单元300中进行设计边沿触发器分析时钟信号的上升沿，读取时钟频率。该发明直接将激光器自延迟信号拍频输入可通过微处理单位的外部时钟信号输入口而不采用ADC。传统ADC采样市场和微处理器系统时钟以及ADC芯片的处理芯片有关。采样速率越高的微处理器和ADC芯片价格越高，该方案可以不采用ADC，将拍频信号作为外部时钟输出。在微处理单元300内部，与自产生时钟进行频率和相位的鉴定，以反馈给后续滤波和波形发生功能模块完成动态锁定。
因此，本申请在微处理单元300中用实时自定义的数字环路滤波器350，替换模拟环路滤波器350。
由于采用了上述技术方案，本申请的有益效果是：
1)可实时配置的扫描时间、扫描波形：通过改变激光器的扫描波形和扫描周期，可以改变激光器的扫描范围和扫描精度。
2)可实时配置的滤波网络：在不同的扫描范围中，激光器输出光信号与其延迟后光信号的拍频不同，因此通过FPGA可以实时调节环路带宽，以得到不同拍频信号的直流分量。
3)可实时插入的频率调制ID信息：通过自定义波形的方式，可以使扫描过程中传输一些短报文，得到通信的作用。
4)简化AD：节约成本，降低系统复杂度，提高系统响应速度。
实施举例1：激光器线性扫描过程中的动态线性调节。
激光器最大扫描距离为300m，接收端最大能处理频率为6GHz。
因此激光器扫频斜率用公式7计算，激光器扫频斜率为：
设计频率鉴别器200所提供时延为0.125ns，
经过时延的拍频为：ξτ ＝ 6×106GHz/s×τ＝750KHz。
因此需要FPGA内部产生并锁定一个750KHz的信号，并能根据采集到信号的强度大小对应进行锯齿波的输出，以此改变。
实施举例2：激光器扫描过程中的动态线性调节非线性调控
假设在激光器扫描最大范围为300米，
采用编码脉冲扫描，接收端最大能处理频率为6GHz。
设计特殊的脉冲编码格式可提高FMCW距离分辨率，例如短时不相干码。
编码可以通过FPGA控制DBR激光器的波长进行调节，还传递短报文信息。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，各方法步骤也并不做执行顺序的限制，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种光电锁相环，其特征在于，包括：
可调激光器，用于输出波长可调节的激光信号；
频率鉴别器，与可调激光器连接，用于将激光信号延时，并将延时后的激光信号和未延时的激光信号耦合并进行拍频，输出两路拍频电信号；
微处理单元，与频率鉴别器连接，所述微处理单元还与所述可调激光器连接，用于采集两路拍频电信号并对两路拍频电信号进行数字信号处理，依据数字信号处理结果调节所述可调激光器内的相位参数与光栅参数。
2.根据权利要求1所述的光电锁相环，其特征在于，所述可调激光器包括：
前光栅；
增益元件，与所述前光栅连接；
移相器，与所述增益元件连接；
后光栅，与所述移相器连接。
3.根据权利要求1所述的光电锁相环，其特征在于，所述频率鉴别器包括：
直接传输元件，与所述可调激光器连接；
延时传输元件，与所述可调激光器连接；
耦合元件，与所述直接传输元件连接，所述耦合元件还与所述延时传输元件连接；
第一输出端，与所述耦合元件连接；
第二输出端，与所述耦合元件连接。
4.根据权利要求3所述的光电锁相环，其特征在于，所述频率鉴别器还包括连接于耦合元件和第一输出端之间的第一平衡光电二极管和第一跨阻放大器；
所述第一平衡光电二极管的一端与所述耦合元件连接，另一端与所述第一跨阻放大器连接；
所述第一跨阻放大器的一端与所述第一平衡光电二极管连接，另一端与所述第一输出端连接。
5.根据权利要求4所述的光电锁相环，其特征在于，所述频率鉴别器还包括连接于耦合元件和第二输出端之间的第二平衡光电二极管和第二跨阻放大器；
所述第二平衡光电二极管的一端与所述耦合元件连接，另一端与所述第二跨阻放大器连接；
所述第二跨阻放大器的一端与所述第二平衡光电二极管连接，另一端与所述第二输出端连接。
6.根据权利要求5所述的光电锁相环，其特征在于，所述微处理单元包括：
鉴频鉴相器，鉴频鉴相器的输入端与所述第一跨阻放大器连接，所述鉴频鉴相器的输出端还与所述第二跨阻放大器连接；
模数转换器，模数转换器的输入端与所述鉴频鉴相器的输出端连接；
可编程逻辑单元，与所述模数转换器的输出端连接；
数模转换器，数模转换器的输入端与所述可编程逻辑单元连接，所述数模转换器的输出端与所述可调激光器连接。
7.根据权利要求6所述的光电锁相环，其特征在于，所述微处理单元还包括：
滤波器，设置于所述鉴频鉴相器和所述模数转换器之间。
8.根据权利要求7所述的光电锁相环，其特征在于，所述微处理单元还包括：
压控电流单元，设置于所述数模转换器与所述可调激光器之间。
9.根据权利要求8所述的光电锁相环，其特征在于，所述微处理单元还包括：
外部晶振，与所述鉴频鉴相器连接。
10.根据权利要求3所述的光电锁相环，其特征在于，所述直接传输元件包括第一光纤臂，所述延时传输元件包括第二光纤臂，所述第二光纤臂的长度大于所述第一光纤臂的长度。
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1087478A1 (en) * | 1999-09-27 | 2001-03-28 | Nortel Networks Limited | Generation of short optical pulses using strongly complex coupled DFB lasers. |
| US20080165366A1 (en) * | 2007-01-10 | 2008-07-10 | Lightlab Imaging, Inc. | Methods and apparatus for swept-source optical coherence tomography |
| JP2008251723A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Tohoku Univ | パルスレーザ光源 |
| US20120106579A1 (en) * | 2009-04-29 | 2012-05-03 | Bridger Photonics, Inc | Precise Broadband Frequency Modulated Laser |
| CN103940361A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-23 | 中国科学院半导体研究所 | 一种光纤光栅低频应变传感解调系统 |
| CN105006736A (zh) * | 2015-05-08 | 2015-10-28 | 上海交通大学 | 基于闭环控制的光调频连续波扫频非线性校准系统及方法 |
| US20180159541A1 (en) * | 2016-12-07 | 2018-06-07 | Integrated Device Technology, Inc. | Time slotted bus system for multiple coupled digital phase-locked loops |
| CN111404006A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-07-10 | 北京理工大学 | 一种基于相位连续扫频光纤激光器的噪声抑制方法 |
| CN112968344A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-15 | 北京理工大学 | 基于复合光锁相光纤激光器扫频线性化和相干增强方法 |
| CN113964646A (zh) * | 2019-12-25 | 2022-01-21 | 飞巽传感技术(上海)有限公司 | 可调谐激光器的控制方法及装置 |
| CN217693296U (zh) * | 2022-07-06 | 2022-10-28 | 石家庄宇讯电子有限公司 | 一种基于锁相环的频率合成器 |
-
2023
- 2023-01-12 CN CN202310041593.5A patent/CN116299325B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1087478A1 (en) * | 1999-09-27 | 2001-03-28 | Nortel Networks Limited | Generation of short optical pulses using strongly complex coupled DFB lasers. |
| US20080165366A1 (en) * | 2007-01-10 | 2008-07-10 | Lightlab Imaging, Inc. | Methods and apparatus for swept-source optical coherence tomography |
| JP2008251723A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Tohoku Univ | パルスレーザ光源 |
| US20120106579A1 (en) * | 2009-04-29 | 2012-05-03 | Bridger Photonics, Inc | Precise Broadband Frequency Modulated Laser |
| CN103940361A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-23 | 中国科学院半导体研究所 | 一种光纤光栅低频应变传感解调系统 |
| CN105006736A (zh) * | 2015-05-08 | 2015-10-28 | 上海交通大学 | 基于闭环控制的光调频连续波扫频非线性校准系统及方法 |
| US20180159541A1 (en) * | 2016-12-07 | 2018-06-07 | Integrated Device Technology, Inc. | Time slotted bus system for multiple coupled digital phase-locked loops |
| CN113964646A (zh) * | 2019-12-25 | 2022-01-21 | 飞巽传感技术(上海)有限公司 | 可调谐激光器的控制方法及装置 |
| CN111404006A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-07-10 | 北京理工大学 | 一种基于相位连续扫频光纤激光器的噪声抑制方法 |
| CN112968344A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-15 | 北京理工大学 | 基于复合光锁相光纤激光器扫频线性化和相干增强方法 |
| CN217693296U (zh) * | 2022-07-06 | 2022-10-28 | 石家庄宇讯电子有限公司 | 一种基于锁相环的频率合成器 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| CHUAN XIE ET AL.: "Comparison of Fixed and Variable Sampling Frequency Digital PLL for Active Power Filters", 《2010 IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》, pages 712 - 717 * |
| RUITAO YANG ET AL.: "Ultrastable Offset-Locking Continuous Wave Laser to a Frequency Comb with a Compound Control Method for Precision Interferometry", 《SENSORS》, vol. 20, no. 5, pages 1 - 13 * |
| 古建标等: "1550_nm波段窄线宽高调谐带宽激光光源", 《中国激光》, vol. 46, no. 9, pages 23 - 31 * |
| 张茜等: "线性扫频激光器实时动态相频噪声特性研究", 《中国激光》, vol. 46, no. 9, pages 32 - 37 * |
| 张超超等: "基于光学锁相环的高稳定度激光稳频方法研究", 《计量学报》, vol. 43, no. 9, pages 1154 - 1160 * |
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