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光學(xué)鎖相環(huán)

簡(jiǎn)介：

光學(xué)鎖相環(huán)可以同步兩個(gè)（激）光源的相對(duì)相位差，這項(xiàng)技術(shù)的目的是為了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)光場(chǎng)擁有可調(diào)諧的頻率差，但是相位差保持不變?；诠鈱W(xué)鎖相環(huán)的應(yīng)用通常有：相干拉曼躍遷、相干克隆，多激光器傳遞鎖定（激光穩(wěn)定）、光梳、相干功率組合等。

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應(yīng)用描述測(cè)量策略相關(guān)產(chǎn)品推薦理由相關(guān)產(chǎn)品

應(yīng)用描述

相關(guān)產(chǎn)品：MFLI + PID, UHFLI + PID, GHFLI + PID, SHFLI + PID

應(yīng)用描述

光學(xué)鎖相環(huán)可以同步兩個(gè)（激）光源的相對(duì)相位差，這項(xiàng)技術(shù)的目的是為了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)光場(chǎng)擁有可調(diào)諧的頻率差，但是相位差保持不變。基于光學(xué)鎖相環(huán)的應(yīng)用通常有：

相干拉曼躍遷

利用兩個(gè)已知波長(zhǎng)的相干光場(chǎng)將原子或者分子的兩個(gè)不同能級(jí)與第三個(gè)（虛）能級(jí)聯(lián)結(jié)，為了實(shí)現(xiàn)諸如拉比振蕩的粒子數(shù)遷移，穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)中激光器之間的相對(duì)相位差是至關(guān)重要的。

相干克隆，多激光器傳遞鎖定（激光穩(wěn)定）

光學(xué)鎖相環(huán)能夠?qū)⒁慌_(tái)激光器的相干特性傳輸給另一臺(tái)激光器，例如其頻率以及相位穩(wěn)定特性，通過足夠高帶寬的伺服控制另一臺(tái)激光器，能夠減小受控激光器的噪聲。在實(shí)際應(yīng)用中，多臺(tái)子激光器可以通過一臺(tái)具有高度相干性的主激光器進(jìn)行穩(wěn)定控制。

光梳

為了實(shí)現(xiàn)作為“光學(xué)尺”的光梳，必須精確測(cè)量光學(xué)重復(fù)頻率與載波包絡(luò)相移。重頻可以通過光學(xué)腔長(zhǎng)度直接算得。而就載波包絡(luò)相移而言，通常利用f-2f干涉儀在光梳的高頻和低頻之間產(chǎn)生一個(gè)拍頻（如果光譜足以覆蓋一個(gè)倍頻程），隨后利用泵浦能量驅(qū)動(dòng)的反饋信號(hào)來精確控制載波包絡(luò)相移。

相干功率組合

利用OPLL同步多臺(tái)激光實(shí)現(xiàn)相干功率組合，構(gòu)建相干相長(zhǎng)或者相消的相位整列光學(xué)系統(tǒng)，激光雷達(dá)以及波束控制等應(yīng)用。

兩束光的相位差通常是利用一塊分束器或者合束器合成的光學(xué)拍頻信號(hào)通過光電探測(cè)器測(cè)得的。緊接著電鎖相環(huán)產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定拍頻信號(hào)，并輸入射頻振蕩器，射頻振蕩器輸出反饋信號(hào)用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的頻率或者相位漂移部分。此部分可以是激光器中的組件或者外部組件例如聲光調(diào)制器。

測(cè)量策略

測(cè)量策略

從信號(hào)分析和控制的角度來看，示意圖中的光學(xué)系統(tǒng)實(shí)際上十分易懂并且可以用壓控振蕩器（VCO）替代顯示。

VCO輸出一個(gè)由輸入量決定的頻率信號(hào)。 VCO的主要特征是當(dāng)變化控制電壓時(shí)頻率會(huì)隨之變化。隨后的任務(wù)即是將VCO輸出的相位與另一個(gè)具有相位檢測(cè)功能的參考振蕩器測(cè)得相位作比較，例如一臺(tái)鎖相放大器。基于兩個(gè)相位的比較，鎖相放大器向VCO控制電壓提供反饋輸出使得VCO能夠追蹤參考振蕩器。如果想實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且平滑的控制，需要考慮的幾點(diǎn)是:

━ 高伺服帶寬：根據(jù)激光器以及其他部分的特性，必須事先知道系統(tǒng)所需的帶寬。而帶寬也并非越大越好，太大的帶寬會(huì)導(dǎo)致激光器噪聲變大。

━ 對(duì)于系統(tǒng)的快速鎖定與穩(wěn)定運(yùn)行來說，相位展開是十分重要的。而大多數(shù)相位檢測(cè)器只能進(jìn)行 ±π/2 范圍內(nèi)的相位鎖定。任何超越 ±π/2 范圍的失真都可能導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

━ 好用的用戶界面：使用合適的參數(shù)是穩(wěn)定運(yùn)行的重要步驟。

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━ 相位展開至 ±1024π 使得光學(xué)鎖相環(huán)穩(wěn)定運(yùn)行。

━ 考慮到相位噪聲，您需要很高的的伺服帶寬。而UHFLI鎖相放大器能夠保證高達(dá)100 kHz的伺服帶寬。

━ PID智能參數(shù)設(shè)定功能可以根據(jù)VCO模型設(shè)置激光適用的初始參數(shù)。

━ 一旦達(dá)成光學(xué)鎖相，您就可以使用自動(dòng)調(diào)節(jié)流程繼續(xù)優(yōu)化PID參數(shù)盡可能縮小PID誤差。

━ LabOne^? 工具集包括示波器、頻譜分析儀、參數(shù)掃描儀以及繪圖儀，可以對(duì)鎖相結(jié)果進(jìn)行綜合分析以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。例如，您可以將PID誤差以高斯分布點(diǎn)狀直方圖的形式可視化，判斷實(shí)驗(yàn)裝置是否符合預(yù)期。

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