單頻固體激光器正交解調(diào)Pound-Drever-Hall穩(wěn)頻技術(shù)研究.pdf

1、激光器在信息傳感與測(cè)量等許多領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，特別是激光波長(zhǎng)作為復(fù)現(xiàn)“米”定義的長(zhǎng)度基準(zhǔn)，要求激光頻率非常穩(wěn)定，但是由于外界干擾的影響，導(dǎo)致激光頻率發(fā)生漂移，從而影響激光測(cè)量精度。因此，研究激光穩(wěn)頻技術(shù)具有極其重要的意義。本論文在傳統(tǒng)Pound-Drever-Hall（PDH）激光穩(wěn)頻方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種單頻固體激光器正交解調(diào)PDH穩(wěn)頻方案，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了傳統(tǒng)PDH穩(wěn)頻系統(tǒng)的組成及工作原

2、理。分析了穩(wěn)頻系統(tǒng)采用移相器所帶來(lái)的缺陷。設(shè)計(jì)了基于正交解調(diào)原理的無(wú)移相器PDH穩(wěn)頻系統(tǒng)研究方案，即采用直接數(shù)字頻率合成器（DDS）同時(shí)產(chǎn)生兩路頻率為10MHz的正弦和余弦參考信號(hào)，其中正弦不僅作為混頻器的參考信號(hào)，還作為EOM的外部驅(qū)動(dòng)信號(hào)。用PID控制系統(tǒng)，誤差信號(hào)反饋調(diào)節(jié)單頻固體激光器的腔長(zhǎng)，可將激光頻率穩(wěn)定在F-P參考腔的諧振頻率處。該方案由同一個(gè)DDS產(chǎn)生兩路參考信號(hào)，保證了參考信號(hào)幅度的一致性和相位的正交性。⑵分析了剩余幅度

3、調(diào)制、激光幅度噪聲、模式匹配等因素對(duì)穩(wěn)頻的影響，設(shè)計(jì)了正交解調(diào)電路。建立了1064nm單頻固體激光器正交解調(diào)PDH穩(wěn)頻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并對(duì)單頻激光進(jìn)行相位調(diào)制，通過(guò)線性掃描F-P參考腔的腔長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)觀察到了預(yù)期的鑒頻曲線，誤差信號(hào)最大頻率變化量為5.48MHz，鑒頻靈敏度為1.82V/MHz。正交解調(diào)PDH穩(wěn)頻系統(tǒng)輸出的電壓誤差信號(hào)進(jìn)行處理后，反饋并調(diào)節(jié)F-P參考腔的腔長(zhǎng)以追蹤激光頻率變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了正交解調(diào)PDH穩(wěn)頻方案的可行性。⑶對(duì)PD