[發明專利]雙頻激光器輸出頻差的穩頻裝置及方法

有效

• 申請號: 201611045876.3
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN106524898B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 張書練;李繼揚;談宜東
• 申請（專利權）人: 北京鐳測科技有限公司
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G05D25/02
• 代理公司: 11606 北京華進京聯知識產權代理有限公司
• 代理人: 哈達

1.一種雙頻激光器輸出頻差的穩頻裝置，其特征在于，所述雙頻激光器輸出頻差的穩頻裝置包括：

磁場施加模塊，用于產生與雙頻激光器輸出的雙頻激光垂直的磁場，所述雙頻激光器設置于所述磁場中；

穩頻模塊，包括壓電陶瓷，所述壓電陶瓷設置于所述雙頻激光器的輸出腔鏡上，用于調整所述雙頻激光器輸出的雙頻激光的頻差值；

偏振片，設置于所述雙頻激光器輸出的雙頻激光的光路上形成雙頻拍頻光；

光電探測器，設置于偏振片出射的雙頻拍頻光的光路上，用于接收雙頻拍頻光，并將光信號轉化為電信號；

信號處理模塊，與所述光電探測器電連接以采集所述光電探測器的電信號，將電信號轉換為頻差信號；

壓電陶瓷驅動模塊，與所述壓電陶瓷電連接，將所述信號處理模塊輸出的信號進行放大，施加在所述壓電陶瓷上，用于控制所述壓電陶瓷的位移量以調制施加在所述輸出腔鏡上的應力大小；

數據處理模塊，與所述信號處理模塊及所述壓電陶瓷驅動模塊電連接，用于根據所述信號處理模塊獲得的頻差信號，通過比例微分積分程序控制所述壓電陶瓷驅動模塊驅動所述壓電陶瓷，以調整施加在所述輸出腔鏡上的應力大小；

所述數據處理模塊還包括系統控制模塊和數據采集模塊，所述數據采集模塊從所述信號處理模塊中采集測量雙頻激光的頻差大小，作為比例積分微分控制程序的輸入量，與設定的需求的頻差值相比較，獲得差值，所述數據處理模塊根據所述差值獲得所需調整的所述壓電陶瓷的應力大小及對應的位移量；所述系統控制模塊根據所述差值輸出調制信號至所述壓電陶瓷驅動模塊，調整所述壓電陶瓷的位移，以調整在所述輸出腔鏡的應力大小，以使輸出的雙頻激光的頻差達到所需的頻差值。

2.根據權利要求1所述的雙頻激光器輸出頻差的穩頻裝置，其特征在于，所述雙頻激光器輸出的兩束雙頻激光的雙頻分量偏振態方向相互垂直，且其中一個分量的偏振方向與所述輸出腔鏡的主應力方向相同，另一個分量的偏振方向與主應力方向垂直。

3.根據權利要求1所述的雙頻激光器輸出頻差的穩頻裝置，其特征在于，所述磁場施加模塊包括兩個磁條間隔且相對設置于所述雙頻激光器的兩側，用于形成垂直于雙頻激光方向的磁場。

4.根據權利要求1所述的雙頻激光器輸出頻差的穩頻裝置，其特征在于，所述壓電陶瓷設置于所述輸出腔鏡的邊緣，且使所述壓電陶瓷的位移方向平行于所述輸出腔鏡的主應力方向。

5.根據權利要求4所述的雙頻激光器輸出頻差的穩頻裝置，其特征在于，所述壓電陶瓷沿平行于所述輸出腔鏡的主應力方向對所述輸出腔鏡施加壓力。

6.根據權利要求1所述的雙頻激光器輸出頻差的穩頻裝置，其特征在于，所述壓電陶瓷設置于所述輸出腔鏡的邊緣，用于向所述輸出腔鏡施加壓力以調整所述雙頻激光器輸出的雙頻激光的頻差值。

7.根據權利要求1所述的雙頻激光器輸出頻差的穩頻裝置，其特征在于，所述穩頻模塊還包括緊固裝置，所述緊固裝置設置于所述輸出腔鏡邊緣，用于將所述壓電陶瓷卡設在所述輸出腔鏡上。

8.一種利用權利要求1-7中任意一項所述的雙頻激光器輸出頻差的穩頻裝置進行穩頻的方法，其特征在于，所述方法包括：

向雙頻激光器施加磁場，且所述磁場方向與所述雙頻激光器主應力方向一致；

調整壓電陶瓷的位置，使所述壓電陶瓷的位移方向與所述雙頻激光器主應力方向一致；

旋轉偏振片的偏振方向，使雙頻激光的兩個分量形成穩定的拍頻光，調整偏振片的偏振方向，使拍頻光的幅值最大；

利用光電探測器探測拍頻光，并將拍頻光轉換為電信號；

通過信號處理模塊，用于采集所述光電探測器的電信號，將其轉換為頻差值；

通過數據采集模塊采集頻差值，與所需的頻差值做比較獲得差值，根據差值調整所述壓電陶瓷的位移量，使所述雙頻激光器輸出的雙頻激光的頻差值達到所需的頻差值。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述數據處理模塊的輸出值u(t)與所述雙頻激光器實際輸出的頻差與所需的頻差值之間的差e(t)的關系為：

其中K_p為比例參數，K_i為積分參數，K_d為微分參數，t為系統時間。