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量等許多領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，特別是激光波長作為復(fù)現(xiàn)“米”定義的長度基準，要求激光頻率非常穩(wěn)定，但是由于外界干擾的影響，導致激光頻率發(fā)生漂移，從而影響激光測量精度。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)計了一種單頻固體激光器正交解調(diào)PDH穩(wěn)頻方案，并進行了實驗研究。
　　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)采用移相器所帶來的缺陷。設(shè)計了基于正交解調(diào)原理的無移相器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）同時產(chǎn)生兩路頻率為10MHz的正弦和余弦參考信號，其中正弦不僅作為混頻器的參考信號，還作為EOM的外部驅(qū)動信號。用PID控制系統(tǒng)，誤差信號反饋調(diào)節(jié)單頻固體激光器的腔長，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DDS產(chǎn)生兩路參考信號，保證了參考信號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、模式匹配等因素對穩(wěn)頻的影響，設(shè)計了正交解調(diào)電路。建立了1064nm單頻固體激光器正交解調(diào)PDH穩(wěn)頻實驗系統(tǒng)，并對單頻激光進行相位調(diào)制，通過線性掃描F-P參考腔的腔長，實驗觀察到了預(yù)期的鑒頻曲線，誤差信號最大頻率變化量為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進行處理后，反饋并調(diào)節(jié)F-P參考腔的腔長以追蹤激光頻率變化，實驗結(jié)果驗證了正交解調(diào)PDH穩(wěn)頻方案的可行性。⑶對PD