一种基于FPGA的激光频率稳定自动控制系统
申请人信息
- 申请人:中国科学院精密测量科学与技术创新研究院
- 申请人地址:430071 湖北省武汉市武昌区小洪山西30号
- 发明人: 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 一种基于FPGA的激光频率稳定自动控制系统 |
| 专利类型 | 发明授权 |
| 申请号 | CN202210813128.4 |
| 申请日 | 2022/7/11 |
| 公告号 | CN115149386B |
| 公开日 | 2024/1/12 |
| IPC主分类号 | H01S3/105 |
| 权利人 | 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 |
| 发明人 | 李振千; 李刘锋; 陈李生; 芦宗昱; 万凌风 |
| 地址 | 湖北省武汉市武昌区小洪山西30号 |
摘要文本
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。
专利主权项内容
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)。