[發明專利]一種激光器鎖頻PID模塊

在審

• 申請號: 202110143627.2
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112821184A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 郝震
• 申請（專利權）人: 徐州諾派激光技術有限公司
• 主分類號: H01S3/13
• 分類號: H01S3/13;G01C19/72
• 代理公司: 南京瑞華騰知識產權代理事務所(普通合伙) 32368
• 代理人: 錢麗

本發明公開了一種激光器鎖頻PID模塊，包括第一放大單元，第一放大單元連接差分放大單元，第一放大單元將輸入的誤差電信號信號放大，再通過差分放大單元對信號進行差分放大，差分放大單元輸出端連接比例積分微分控制器和第二放大單元，比例積分微分控制器的輸出端連接偏移放大單元，偏移放大單元的輸出端連接PZT；第二放大單元輸出端連接比較單元，比較單元輸出端分別連接紅色LED燈和綠色LED燈，第二放大單元將差分放大單元的輸出信號進行放大并傳輸至比較單元，比較單元將輸入的信號與窗口值進行比較，當差分信號在窗口值內時，綠色LED燈亮，當差分信號不在窗口值內時紅色LED燈亮。電路簡單，價格便宜；精度高，48小時穩定性小于5mHz。

技術領域

本發明屬于激光器鎖頻技術領域，具體涉及一種激光器鎖頻PID模塊。

背景技術

在目前的諧振式光學陀螺應用中，為實現載波抑制，在鎖頻過程中，主要的調制方式為頻率小于諧振腔半高全寬的三角波或正弦波調制。隨著諧振式光學陀螺方案設計及諧振腔加工工藝的改進，諧振腔半高全寬減小，同時意味著調制頻率的減小。而過低的調制頻率導致陀螺性能受到激光器頻率噪聲的影響，因此，同時具備載波抑制和高頻調制特性的調制方案是提高諧振式光學陀螺輸出精度的關鍵。

基于諧振腔的激光器鎖頻技術主要是利用諧振腔的色散特性，對光波進行遠遠大于諧振腔半高全寬頻率的調制方法稱為PDH方法。雖然此方法具有高頻調制的特性，但是不具備載波抑制的優勢。因此，為能將PDH方法應用與諧振式光纖陀螺，需要在原有基礎上加以改進。

基于諧振腔的激光器鎖頻的原理是：選取外界的諧振腔做參考標準，比較激光器與諧振腔的諧振頻率，得出偏離誤差信號，通過伺服系統和執行機構調整激光器某一參數，使激光器頻率鎖定在標準頻率，從而實現激光器高頻率穩定性。

申請號為CN201710196869.1的一種基于諧振腔的激光器鎖頻方法，包括步驟一：搭建實驗裝置；步驟二：光路高頻調制；步驟三：二次諧波解調；步驟四：伺服反饋控制；步驟五：激光鎖頻，本發明使調制頻率不在受到諧振腔半高全寬的限制，避免了激光器低頻噪聲對鎖頻精度的影響，本發明鎖頻方法在保證高調制頻率情況下，同時實現了載波抑制，減小了諧振腔中的背散噪聲。本發明將調制后的光波信號通過準直器透鏡組合或光纖耦合器耦合進入諧振腔進行多光束干涉，得到與激光器頻率波動相關的強度信號。本發明將上步調制信號通過光電探測器轉化為電信號，通過相關解調電路進行解調。參考信號選擇頻率為調制信號2倍，即利用二次諧波進行解調。但是還具有以下缺點：

目前的控制方式價格昂貴，精度低，頻漂較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種激光器鎖頻PID模塊，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種激光器鎖頻PID模塊，包括第一放大單元。

所述第一放大單元連接差分放大單元，用以將輸入的誤差電信號放大。

所述差分放大單元輸出端連接比例積分微分控制器和第二放大單元，差分放大單元用以將放大后的誤差電信號進行差分放大。

所述比例積分微分控制器的輸出端連接偏移放大單元，用于將差分放大單元的輸入信號通過比例、積分、微分進行控制量的計算。

所述偏移放大單元的輸出端連接壓電傳感器，偏移放大單元用以將差分放大信號進行偏移和放大，且偏移放大單元還輸入疊加信號，疊加信號由5V的offset和正弦信號疊加形成，所述offset用于匹配PZT，避免有負值輸入給PZT，且不會超量程。

所述壓電傳感器與第一放大單元連接，用于接收偏移放大單元輸出信號與設定值比較產生誤差電信號，當誤差電信號經過調節在誤差范圍內，輸送至激光頻率的外部控制器。

所述第二放大單元輸出端連接比較單元，用于將差分放大信號進行放大并傳輸至比較單元。