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光學鎖相環

簡介：

光學鎖相環可以同步兩個（激）光源的相對相位差，這項技術的目的是為了實現兩個光場擁有可調諧的頻率差，但是相位差保持不變。基于光學鎖相環的應用通常有：相干拉曼躍遷、相干克隆，多激光器傳遞鎖定（激光穩定）、光梳、相干功率組合等。

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應用描述測量策略相關產品推薦理由相關產品

應用描述

相關產品：MFLI + PID, UHFLI + PID, GHFLI + PID, SHFLI + PID

應用描述

光學鎖相環可以同步兩個（激）光源的相對相位差，這項技術的目的是為了實現兩個光場擁有可調諧的頻率差，但是相位差保持不變。基于光學鎖相環的應用通常有：

相干拉曼躍遷

利用兩個已知波長的相干光場將原子或者分子的兩個不同能級與第三個（虛）能級聯結，為了實現諸如拉比振蕩的粒子數遷移，穩定實驗中激光器之間的相對相位差是至關重要的。

相干克隆，多激光器傳遞鎖定（激光穩定）

光學鎖相環能夠將一臺激光器的相干特性傳輸給另一臺激光器，例如其頻率以及相位穩定特性，通過足夠高帶寬的伺服控制另一臺激光器，能夠減小受控激光器的噪聲。在實際應用中，多臺子激光器可以通過一臺具有高度相干性的主激光器進行穩定控制。

光梳

為了實現作為“光學尺”的光梳，必須精確測量光學重復頻率與載波包絡相移。重頻可以通過光學腔長度直接算得。而就載波包絡相移而言，通常利用f-2f干涉儀在光梳的高頻和低頻之間產生一個拍頻（如果光譜足以覆蓋一個倍頻程），隨后利用泵浦能量驅動的反饋信號來精確控制載波包絡相移。

相干功率組合

利用OPLL同步多臺激光實現相干功率組合，構建相干相長或者相消的相位整列光學系統，激光雷達以及波束控制等應用。

兩束光的相位差通常是利用一塊分束器或者合束器合成的光學拍頻信號通過光電探測器測得的。緊接著電鎖相環產生一個穩定拍頻信號，并輸入射頻振蕩器，射頻振蕩器輸出反饋信號用來調節系統中的頻率或者相位漂移部分。此部分可以是激光器中的組件或者外部組件例如聲光調制器。

測量策略

測量策略

從信號分析和控制的角度來看，示意圖中的光學系統實際上十分易懂并且可以用壓控振蕩器（VCO）替代顯示。

VCO輸出一個由輸入量決定的頻率信號。 VCO的主要特征是當變化控制電壓時頻率會隨之變化。隨后的任務即是將VCO輸出的相位與另一個具有相位檢測功能的參考振蕩器測得相位作比較，例如一臺鎖相放大器。基于兩個相位的比較，鎖相放大器向VCO控制電壓提供反饋輸出使得VCO能夠追蹤參考振蕩器。如果想實現穩定且平滑的控制，需要考慮的幾點是:

━ 高伺服帶寬：根據激光器以及其他部分的特性，必須事先知道系統所需的帶寬。而帶寬也并非越大越好，太大的帶寬會導致激光器噪聲變大。

━ 對于系統的快速鎖定與穩定運行來說，相位展開是十分重要的。而大多數相位檢測器只能進行 ±π/2 范圍內的相位鎖定。任何超越 ±π/2 范圍的失真都可能導致系統的不穩定。

━ 好用的用戶界面：使用合適的參數是穩定運行的重要步驟。

相關產品推薦理由

━ 相位展開至 ±1024π 使得光學鎖相環穩定運行。

━ 考慮到相位噪聲，您需要很高的的伺服帶寬。而UHFLI鎖相放大器能夠保證高達100 kHz的伺服帶寬。

━ PID智能參數設定功能可以根據VCO模型設置激光適用的初始參數。

━ 一旦達成光學鎖相，您就可以使用自動調節流程繼續優化PID參數盡可能縮小PID誤差。

━ LabOne^? 工具集包括示波器、頻譜分析儀、參數掃描儀以及繪圖儀，可以對鎖相結果進行綜合分析以及實時監測。例如，您可以將PID誤差以高斯分布點狀直方圖的形式可視化，判斷實驗裝置是否符合預期。

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