[發(fā)明專利]精密可調(diào)諧極小拍頻信號(hào)發(fā)生器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711053301.0
• 申請(qǐng)日: 2017-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN107907147A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王肇穎;蔣振坤;賈東方
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D5/26
• 分類號(hào): G01D5/26;G01D11/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 杜文茹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種信號(hào)發(fā)生器。特別是涉及一種Hz量級(jí)的精密可調(diào)諧極小拍頻信號(hào)發(fā)生器。

背景技術(shù)

光學(xué)拍頻技術(shù)是通過兩束頻率相近的光同向疊加后，產(chǎn)生的時(shí)間圓頻率等于原來(lái)兩個(gè)光波圓頻率之差，即為拍頻信號(hào)。光學(xué)拍頻信號(hào)能將高頻信號(hào)中的頻率信息和位相信息轉(zhuǎn)移到較低的差頻信號(hào)中，在精細(xì)測(cè)量領(lǐng)域有著重要的用途。光學(xué)拍頻信號(hào)發(fā)生器可用于外差干涉儀與高精度光譜儀等儀器中。光學(xué)拍頻信號(hào)在測(cè)量液體的吸收率和色散、激光頻率測(cè)量、檢測(cè)微小振動(dòng)位移。測(cè)物體表面光潔度、測(cè)激光束通過湍流時(shí)光束的擾動(dòng)、提高望遠(yuǎn)鏡的視軸瞄準(zhǔn)精度以及作自適應(yīng)光學(xué)中的鑒相器等領(lǐng)域有著廣泛的用途。光學(xué)拍頻信號(hào)發(fā)生器的主要性能參數(shù)有：輸出功率，拍頻信號(hào)頻率范圍，調(diào)諧速度，調(diào)諧精度。

目前光學(xué)拍頻信號(hào)產(chǎn)生的主要方法有，塞曼型激光器產(chǎn)生拍頻信號(hào)、基于聲光調(diào)制(AOM)產(chǎn)生拍頻信號(hào)、依靠雙縱模激光器產(chǎn)生拍頻信號(hào)等。塞曼型激光器產(chǎn)生拍頻的范圍在幾百KHz到2MHz，產(chǎn)生的拍頻信號(hào)功率大，拍頻信號(hào)受激光器氣壓份比、腔損耗、磁場(chǎng)強(qiáng)度影響較大，通過改變腔長(zhǎng)可對(duì)拍頻信號(hào)調(diào)諧，但為了穩(wěn)定拍頻輸出，需要用膨脹系數(shù)很小的材料制作諧振腔支架，價(jià)格昂貴，根據(jù)塞曼效應(yīng)從理論上計(jì)算，塞曼型激光器產(chǎn)生拍頻的調(diào)諧曲線為S型，線性度不佳，不利于調(diào)諧。聲光調(diào)制產(chǎn)生拍頻法是對(duì)激光源進(jìn)行聲光調(diào)制，得到多級(jí)衍射，取某兩階衍射光進(jìn)行拍頻，最大拍頻頻率范圍為20MHz左右，缺點(diǎn)是需要搭建空間光路，受外部環(huán)境以及聲光調(diào)制器件性能影響較大，由于取的是衍射光，因此輸出拍頻功率小，且對(duì)拍頻信號(hào)調(diào)諧不方便。雙縱模激光器產(chǎn)生拍頻信號(hào)法是輸出兩個(gè)縱模的激光產(chǎn)生拍頻，常見的如雙縱模He-Ne激光器，產(chǎn)生的拍頻信號(hào)頻率600MHz-1000MHz，但通常需要壓電陶瓷(PZT)控制腔長(zhǎng)進(jìn)行穩(wěn)頻以獲得穩(wěn)定的激光輸出，此種方法產(chǎn)生拍頻信號(hào)一般在MHz量級(jí)，很難產(chǎn)生Hz量級(jí)的極小拍頻信號(hào)。’

綜上，目前產(chǎn)生較小拍頻的方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但未有一種可以實(shí)現(xiàn)易于調(diào)諧的Hz量級(jí)極小頻率拍頻，且系統(tǒng)通常受環(huán)境因素影響，穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種可以產(chǎn)生穩(wěn)定的、易于調(diào)諧的Hz量級(jí)的精密可調(diào)諧極小拍頻信號(hào)發(fā)生器。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種精密可調(diào)諧極小拍頻信號(hào)發(fā)生器，輸入光經(jīng)耦合器分為兩路光后，經(jīng)過兩個(gè)偏振控制器分別調(diào)制偏振態(tài)，再分別送入單邊帶調(diào)制器在頻域內(nèi)進(jìn)行移頻，對(duì)移頻后的兩路光信號(hào)進(jìn)行拍頻，得到一個(gè)Hz量級(jí)極小拍頻信號(hào)。

包括有輸入端連接入射光纖的輸入耦合器，所述輸入耦合器的一個(gè)輸出端連接第一偏振控制器的輸入端，另一個(gè)輸出端連接第二偏振控制器的輸入端，所述第一偏振控制器的輸出端連接第一單邊帶調(diào)制器的輸入端，所述第二偏振控制器的輸出端連接第二單邊帶調(diào)制器的輸入端，所述第一單邊帶調(diào)制器和第二單邊帶調(diào)制器的射頻輸入端分別連接射頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)源，所述第一單邊帶調(diào)制器的輸出端通過第一隔離器連接輸出耦合器的一個(gè)輸入端，所述第二單邊帶調(diào)制器的輸出端通過第二隔離器連接輸出耦合器的另一個(gè)輸入端，所述輸出耦合器的輸出端連接光電探測(cè)器的輸入端，所述光電探測(cè)器的輸出端構(gòu)成極小拍頻信號(hào)發(fā)生器的輸出端。

本發(fā)明的精密可調(diào)諧極小拍頻信號(hào)發(fā)生器，利用頻率差可調(diào)諧的射頻驅(qū)動(dòng)頻信號(hào)控制兩個(gè)單邊帶調(diào)制器實(shí)現(xiàn)光束在頻域內(nèi)移頻，再通過頻域內(nèi)同方向移頻后的兩光束產(chǎn)生所需Hz量級(jí)拍頻信號(hào)。本發(fā)明不存在機(jī)械調(diào)節(jié)器件，響應(yīng)速度快。本發(fā)明受環(huán)境溫度及其他外部實(shí)驗(yàn)環(huán)境等影響較小，光路更加穩(wěn)定。本發(fā)明易于操作，條件簡(jiǎn)單，且調(diào)諧曲線可人為設(shè)計(jì)成線性，調(diào)諧更精細(xì)，線性調(diào)諧更便捷，且通過調(diào)制兩組常規(guī)輸出射頻信號(hào)的頻率就能產(chǎn)生Hz量級(jí)的極小拍頻。

綜上所述，本發(fā)明能綜合實(shí)現(xiàn)高速的、性能穩(wěn)定的、高精度、易于調(diào)諧的Hz量級(jí)極小拍頻信號(hào)產(chǎn)生。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明精密可調(diào)諧極小拍頻信號(hào)發(fā)生器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中

1：輸入耦合器 2：第一偏振控制器

3：第二偏振控制器 4：輸出耦合器

SSB1：第一單邊帶調(diào)制器SSB2：第二單邊帶調(diào)制器

RF：射頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)源ISO1：第一隔離器

ISO2：第二隔離器PD：光電探測(cè)器

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的精密可調(diào)諧極小拍頻信號(hào)發(fā)生器做出詳細(xì)說(shuō)明。