飛秒光學(xué)頻率梳頻率鎖定的研究.pdf

1、近年來，隨著科技不斷的發(fā)展，高精度的時(shí)間-頻率基準(zhǔn)在科學(xué)研究、國防等領(lǐng)域起著核心的作用。光鐘能夠獲得比微波原子鐘更高的穩(wěn)定度而成為科學(xué)家們研究的方向之一，飛秒光學(xué)頻率梳起著連接射頻與光頻的作用，為滿足課題組需要本論文主要研究飛秒光學(xué)頻率梳的頻率鎖定。
　　為了實(shí)現(xiàn)飛秒光學(xué)頻率梳的頻率鎖定，作者對鎖相環(huán)和自動(dòng)控制原理展開了調(diào)研，對比了不同鑒相器的工作特性以及不同環(huán)路濾波器的特點(diǎn)，最終確定所需數(shù)字鑒相/頻器的制作方案并選取PID控制器

2、作為環(huán)路濾波器。
　　根據(jù)光學(xué)頻率梳的重復(fù)頻率frep自身的特點(diǎn)，選取所需的器件搭建了鎖定回路，為實(shí)現(xiàn)對光梳頻率的精密鎖定，對相位噪聲的定義及其測量原理展開了調(diào)研，對鎖定回路中所用到各器件的相位噪聲進(jìn)行了測量分析，進(jìn)而選取噪聲最低的器件。給出了鎖相回路中主要器件的相位噪聲，并給出了frep的鎖定結(jié)果，在長達(dá)十小時(shí)的鎖定時(shí)間內(nèi)，1s時(shí)的穩(wěn)定度為3.1×10-13，100s時(shí)的穩(wěn)定度為2.3×10-14。
　　在設(shè)計(jì)鎖定fCEO

3、方案上，針對fCEO鎖定的難點(diǎn)，對鎖定中所需要的數(shù)字鑒相/頻器進(jìn)行自主設(shè)計(jì)與制作，給出了第一版電路實(shí)測結(jié)果，在第一版電路工作情況不理想時(shí)，進(jìn)行了電路的改進(jìn)與優(yōu)化，同時(shí)也給出了修改后電路的實(shí)測結(jié)果。給出了Menlo光梳系統(tǒng)fCEO用其自帶鎖定系統(tǒng)的鎖定結(jié)果，1s時(shí)的穩(wěn)定度為5.5×10-11，100s時(shí)的穩(wěn)定度為9.0×10-12。自主設(shè)計(jì)鎖定環(huán)路鎖定該fCEO，在1s時(shí)的穩(wěn)定度為6.5×10-11，100s時(shí)的穩(wěn)定度為6.4×10-12