【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鎖相環，具體涉及一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路，還涉及一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路的應用，適用于抑制光纖中產生的相位噪聲。
技術介紹
1、原子光頻標中，利用超窄線寬的鐘激光對冷原子系統進行探測以及利用飛秒光學頻率梳對鐘激光頻率的測量都離不開光纖傳輸。在上述過程中，通常期望光纖傳輸不引入附加的相位噪聲，從而不對鐘躍遷譜線的探測和鐘激光的頻率測量造成影響。
2、光纖在使用過程中，機械拉伸、溫度起伏以及壓力變化等會導致其長度、折射率發生改變。鐘激光在光纖傳輸過程中，其相位會發生隨機變化，從而導致激光的線寬增寬，對于高精度的光頻標，這個增寬是不能忽略的，因此，必須對光纖傳輸引入的噪聲進行抑制。
3、實驗中進行光纖噪聲抑制的一般方案是：將光電探測器pd輸出的拍頻信號與一個穩定的參考信號(參考到氫鐘)進行混頻，經低通濾波后得到誤差信號，再將誤差信號輸入pid伺服控制器產生控制信號以改變壓控振蕩器vco的輸出頻率，最終控制聲光調制器aom移頻，實現拍頻信號與參考信號的頻率鎖定。這種技術方案主要存在以下缺點：(1)鎖定范圍較小，只有當拍頻信號與參考信號頻率非常接近時才能建立鎖定，鎖定建立的條件比較苛刻；(2)脫鎖后無法自動建立重鎖，必須人工介入，抗干擾能力差；(3)使用的器件和設備較多，整體功耗大，不利于電路系統的小型化和集成化。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于針對現有技術存在的上述問題，提供一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路，還提供一種用于光纖噪
2、本專利技術的上述目的通過以下技術手段來實現：
3、一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路，包括鎖相環，所述鎖相環包括濾波限幅電路、分頻器、鑒頻鑒相器、環路濾波器、以及壓控振蕩器電路，濾波限幅電路的輸出端與分頻器的輸入端連接，分頻器的輸出端與鑒頻鑒相器的輸入端連接，鑒頻鑒相器的輸出端與環路濾波器的輸入端連接，環路濾波器的輸出端與壓控振蕩器電路的輸入端連接，鑒頻鑒相器還包括參考輸入端；
4、濾波限幅電路的輸入端為鎖相環的信號輸入端，壓控振蕩器電路的輸出端為鎖相環的信號輸出端，鑒頻鑒相器的參考輸入端接入外部參考電壓信號。
5、如上所述濾波限幅電路包括帶通濾波器和限幅放大器，帶通濾波器的輸入端為鎖相環的信號輸入端，帶通濾波器的輸出端與限幅放大器的輸入端連接，限幅放大器的輸出端與分頻器的輸入端連接。
6、如上所述鎖相環還包括穩壓電路，穩壓電路的輸入端接入外部電源，穩壓電路的輸出端與濾波限幅電路、分頻器、鑒頻鑒相器、環路濾波器、以及壓控振蕩器電路的電源端連接。
7、如上所述限幅放大器還包括極性控制端口，限幅放大器的輸出端包括正相輸出端和反相輸出端；分頻器的輸入端包括正相輸入端和反相輸入端，分頻器的正相輸入端與限幅放大器的反相輸出端連接，分頻器的反相輸入端與限幅放大器的正相輸出端連接，分頻器的輸出端包括正相輸出端和反相輸出端；鑒頻鑒相器的輸入端包括正相輸入端和反相輸入端，鑒頻鑒相器的正相輸入端與分頻器的反相輸出端連接，鑒頻鑒相器的反相輸入端與分頻器的正相輸出端連接，鑒頻鑒相器包括nu輸出端和nd輸出端；環路濾波器的輸入端包括正相輸入端和反相輸入端，環路濾波器的正相輸入端與鑒頻鑒相器的nu輸出端連接，環路濾波器的反相輸入端與鑒頻鑒相器的nd輸出端連接。
8、還包括第一緩沖器和第一led狀態指示燈，第一緩沖器的輸入端與限幅放大器的los輸出端連接，第一緩沖器的los信號輸出端與第一led狀態指示燈連接。
9、還包括第二緩沖器和第二led狀態指示燈，鑒頻鑒相器還包括ld信號輸出端，鑒頻鑒相器的ld信號輸出端與第二緩沖器的輸入端連接，第二緩沖器的輸出端與第二led狀態指示燈連接。
10、所述壓控振蕩器電路包括鎖定開關和壓控振蕩器，鎖定開關的輸入端與環路濾波器的輸出端連接，鎖定開關的輸出端與壓控振蕩器的輸入端連接，壓控振蕩器的輸出端為壓控振蕩器電路的輸出端。
11、一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路的應用，利用如上所述一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路，包括光纖噪聲抑制光路和功率放大器，所述光纖噪聲抑制光路包括偏振分光棱鏡、光電探測器、法拉第旋光器、聲光調制器、光纖、全反鏡、以及四分之一波片，入射激光輸入到偏振分光棱鏡中，偏振分光棱鏡將入射光分為信號光和參考光，參考光經過四分之一波片和全反鏡后輸入到光電探測器中，信號光依次經過法拉第旋光器和聲光調制器進入到光纖中，光纖出口端面將信號光反射，反射的信號光再依次經過光纖、聲光調制器、法拉第旋光器、以及偏振分光棱鏡后輸入到光電探測器中，光電探測器將參考光和反射的信號光拍頻，光電探測器輸出拍頻電信號到鎖相環的帶通濾波器中，最后鎖相環的壓控振蕩器輸出調頻信號，調頻信號經過功率放大器后輸入到聲光調制器的電信號輸入端，聲光調制器根據放大后的調頻信號對信號光移頻，將信號光的頻率鎖定。
12、如上所述信號光頻率鎖定為fl+(n/2)*fref，式中，fl為進入偏振分光棱鏡前的入射激光的頻率，n為分頻器的分頻系數，*為乘號，fref為外部參考電壓信號的頻率。
13、本專利技術相對于現有技術，具有以下有益效果：
14、(1)、本專利技術可以滿足原子光頻標中光纖噪聲抑制的現實需求，對光纖傳輸引入的噪聲有很好的抑制效果，可以有效降低光纖噪聲引入的激光頻率不穩定度。
15、(2)、本專利技術可以實現更大的鎖定范圍，并且在脫鎖后能夠實現自動重鎖，也有利于實現電路系統的小型化和集成化。
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1.一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路，包括鎖相環(9)，其特征在于，所述鎖相環(9)包括濾波限幅電路(1)、分頻器(2)、鑒頻鑒相器(3)、環路濾波器(4)、以及壓控振蕩器電路(5)，濾波限幅電路(1)的輸出端與分頻器(2)的輸入端連接，分頻器(2)的輸出端與鑒頻鑒相器(3)的輸入端連接，鑒頻鑒相器(3)的輸出端與環路濾波器(4)的輸入端連接，環路濾波器(4)的輸出端與壓控振蕩器電路(5)的輸入端連接，鑒頻鑒相器(3)還包括參考輸入端；
2.根據權利要求1所述一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路，其特征在于，所述濾波限幅電路(1)包括帶通濾波器和限幅放大器，帶通濾波器的輸入端為鎖相環(9)的信號輸入端，帶通濾波器的輸出端與限幅放大器的輸入端連接，限幅放大器的輸出端與分頻器(2)的輸入端連接。
3.根據權利要求2所述一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路，其特征在于，所述鎖相環(9)還包括穩壓電路(6)，穩壓電路(6)的輸入端接入外部電源，穩壓電路(6)的輸出端與濾波限幅電路(1)、分頻器(2)、鑒頻鑒相器(3)、環路濾波器(4)、以及壓控振蕩器電路(5)的電源端連接
4.根據權利要求3所述一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路，其特征在于，所述限幅放大器還包括極性控制端口，限幅放大器的輸出端包括正相輸出端和反相輸出端；分頻器(2)的輸入端包括正相輸入端和反相輸入端，分頻器(2)的正相輸入端與限幅放大器的反相輸出端連接，分頻器(2)的反相輸入端與限幅放大器的正相輸出端連接，分頻器(2)的輸出端包括正相輸出端和反相輸出端；鑒頻鑒相器(3)的輸入端包括正相輸入端和反相輸入端，鑒頻鑒相器(3)的正相輸入端與分頻器(2)的反相輸出端連接，鑒頻鑒相器(3)的反相輸入端與分頻器(2)的正相輸出端連接，鑒頻鑒相器(3)包括NU輸出端和ND輸出端；環路濾波器(4)的輸入端包括正相輸入端和反相輸入端，環路濾波器(4)的正相輸入端與鑒頻鑒相器(3)的NU輸出端連接，環路濾波器(4)的反相輸入端與鑒頻鑒相器(3)的ND輸出端連接。
5.根據權利要求4所述一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路，其特征在于，還包括第一緩沖器和第一LED狀態指示燈，第一緩沖器的輸入端與限幅放大器的LOS輸出端連接，第一緩沖器的LOS信號輸出端與第一LED狀態指示燈連接。
6.根據權利要求5所述一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路，其特征在于，還包括第二緩沖器和第二LED狀態指示燈，鑒頻鑒相器(3)還包括LD信號輸出端，鑒頻鑒相器(3)的LD信號輸出端與第二緩沖器的輸入端連接，第二緩沖器的輸出端與第二LED狀態指示燈連接。
7.根據權利要求6所述一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路，其特征在于，所述壓控振蕩器電路(5)包括鎖定開關和壓控振蕩器，鎖定開關的輸入端與環路濾波器(4)的輸出端連接，鎖定開關的輸出端與壓控振蕩器的輸入端連接，壓控振蕩器的輸出端為壓控振蕩器電路(5)的輸出端。
8.一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路的應用，利用權利要求7所述一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路，其特征在于，包括光纖噪聲抑制光路(7)和功率放大器(8)，所述光纖噪聲抑制光路(7)包括偏振分光棱鏡、光電探測器、法拉第旋光器、聲光調制器、光纖、全反鏡、以及四分之一波片，入射激光輸入到偏振分光棱鏡中，偏振分光棱鏡將入射光分為信號光和參考光，參考光經過四分之一波片和全反鏡后輸入到光電探測器中，信號光依次經過法拉第旋光器和聲光調制器進入到光纖中，光纖出口端面將信號光反射，反射的信號光再依次經過光纖、聲光調制器、法拉第旋光器、以及偏振分光棱鏡后輸入到光電探測器中，光電探測器將參考光和反射的信號光拍頻，光電探測器輸出拍頻電信號到鎖相環(9)的帶通濾波器中，最后鎖相環(9)的壓控振蕩器輸出調頻信號，調頻信號經過功率放大器(8)后輸入到聲光調制器的電信號輸入端，聲光調制器根據放大后的調頻信號對信號光移頻，將信號光的頻率鎖定。
9.根據權利要求8所述一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路的應用，其特征在于，所述信號光頻率鎖定為fl+(N/2)*fRef，式中，fl為進入偏振分光棱鏡前的入射激光的頻率，N為分頻器(2)的分頻系數，*為乘號，fRef為外部參考電壓信號的頻率。
...【技術特征摘要】
1.一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路，包括鎖相環(9)，其特征在于，所述鎖相環(9)包括濾波限幅電路(1)、分頻器(2)、鑒頻鑒相器(3)、環路濾波器(4)、以及壓控振蕩器電路(5)，濾波限幅電路(1)的輸出端與分頻器(2)的輸入端連接，分頻器(2)的輸出端與鑒頻鑒相器(3)的輸入端連接，鑒頻鑒相器(3)的輸出端與環路濾波器(4)的輸入端連接，環路濾波器(4)的輸出端與壓控振蕩器電路(5)的輸入端連接，鑒頻鑒相器(3)還包括參考輸入端；
2.根據權利要求1所述一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路，其特征在于，所述濾波限幅電路(1)包括帶通濾波器和限幅放大器，帶通濾波器的輸入端為鎖相環(9)的信號輸入端，帶通濾波器的輸出端與限幅放大器的輸入端連接，限幅放大器的輸出端與分頻器(2)的輸入端連接。
3.根據權利要求2所述一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路，其特征在于，所述鎖相環(9)還包括穩壓電路(6)，穩壓電路(6)的輸入端接入外部電源，穩壓電路(6)的輸出端與濾波限幅電路(1)、分頻器(2)、鑒頻鑒相器(3)、環路濾波器(4)、以及壓控振蕩器電路(5)的電源端連接。
4.根據權利要求3所述一種用于光纖噪聲抑制的鎖相環電路，其特征在于，所述限幅放大器還包括極性控制端口，限幅放大器的輸出端包括正相輸出端和反相輸出端；分頻器(2)的輸入端包括正相輸入端和反相輸入端，分頻器(2)的正相輸入端與限幅放大器的反相輸出端連接，分頻器(2)的反相輸入端與限幅放大器的正相輸出端連接，分頻器(2)的輸出端包括正相輸出端和反相輸出端；鑒頻鑒相器(3)的輸入端包括正相輸入端和反相輸入端，鑒頻鑒相器(3)的正相輸入端與分頻器(2)的反相輸出端連接，鑒頻鑒相器(3)的反相輸入端與分頻器(2)的正相輸出端連接，鑒頻鑒相器(3)包括nu輸出端和nd輸出端；環路濾波器(4)的輸入端包括正相輸入端和反相輸入端，環路濾波器(4)的正相輸入端與鑒頻鑒相器(3)的nu輸出端連接，環路濾波器(4)的反相輸入端與鑒頻鑒相器(3)的nd輸出端連接。
5.根據權利要求4所述一種用于光纖...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃攀，朱強，熊轉賢，王兵，熊德智，賀凌翔，呂寶龍，
申請(專利權)人：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，
類型：發明
國別省市：
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