研究領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光相位鎖定技術(shù)領(lǐng)域，特別是針對冷原子干涉型重力儀中拉曼光鎖相的鑒相器。

技術(shù)背景

冷原子干涉型重力儀中拉曼光的相位鎖定性能直接關(guān)系到干涉型重力儀的測量精度。在實(shí)驗(yàn)中需要將兩臺激光器的差頻鎖定在6.834ghz這個頻率點(diǎn)，鑒頻鑒相器是鎖相環(huán)中一個非常關(guān)鍵的部分。但是現(xiàn)有鑒頻鑒相器對冷原子干涉型重力儀中的拉曼光鑒頻鑒相的響應(yīng)速度慢、穩(wěn)定性差、使用成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供一種用于冷原子干涉型重力儀中拉曼光鎖相的鑒頻鑒相器，主要功能是實(shí)現(xiàn)高速的鑒頻鑒相，為鎖相環(huán)控制器提供參考信號。完成對拉曼光的實(shí)時相位頻率鎖定。

本發(fā)明提供一種用于冷原子干涉型重力儀中拉曼光鎖相的鑒頻鑒相器，主要包括的功能單元有：雙路超高速比較電路單元1、可編程倍頻電路單元2和鑒頻鑒相電路單元3。

所述雙路超高速比較電路單元1包括信號輸入端口p1和p2，電阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11和r12，電容c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9和c10，雙路超高速比較器u1。其中，信號輸入口p1的第一端和r1的第一端相連，第二端和地相連，電阻r1的第二端和地相連，隔直電容c1的第一端和電阻r1的第一端相連，第二端和比較器的10號引腳相連，電阻r2的第一端和比較器的8號引腳相連，第二端和地相連，電容c2的第一端和比較器的9號引腳相連，第二端和地相連，信號輸入口p2的第一端和電阻r3的第一端相連，第二端和地相連，電阻r3的第二端和地相連，隔直電容c3的第一端和電阻r3的第一端相連，電容c4的第一端和比較器u1的12號引腳相連，第二端和地相連，r4的第一端和比較器u1的13號引腳相連，第二端和地相連，比較器u1的1號引腳和電阻r5的第一端相連，2號引腳和r6的第一端相連，3號引腳和+5v相連，4號引腳和+1.66v相連，5號引腳和+3.33v相連，6號引腳和-5v相連，7號引腳和+5v相連，8號引腳和電阻r2的第一端相連，9號引腳和電容c2的第一端相連，10號引腳和電容c1的第一端相連，11號引腳和電容c3的第一端相連，12號引腳和電容c4的第一端相連，13號引腳和電阻r4的第一端相連，14號引腳和+5v相連，15號引腳和-5v相連，16號引腳和+3.33v相連，17號引腳和+1.66v相連，18號引腳和+5v相連，19號引腳和r10的第一端相連，20號引腳和r9的第一端相連，電阻r5的第一端和比較器u1的1號引腳相連，第二端和地相連，r6的第一端和比較器u1的2號引腳相連，第二端和地相連，電容c5的第一端和電阻r6的第一端相連，第二端和r7的第一端相連，電容c6的第一端和電阻r5的第一端相連，第二端和電阻r8的第一端相連，電阻r7第一端和電容c5的第二端相連，第二端和電容c7第一端相連，電阻r8的第一端和電容c6的第二端相連，第二端和電容c7的第一端相連，電容c7的第二端和地相連，電阻r9的第一端和比較器u1的20號引腳相連，第二端和地相連，電阻r10的第一端和比較器u1的19號引腳相連，第二端和地相連，電容c8的第一端和電阻r9的第一端相連，第二端和電阻r11的第一端相連，電容c9的第一端和r10的第一端相連，第二端和電阻r12的第一端相連，r11的第二端和電容c10的第一端相連，電阻r12的第二端和電容c10的第一端相連，c10的第二端和地相連。

所述可編程倍頻電路單元2包括倍頻芯片u2和u3，電阻r13，r15、r16、r17、r18、r19、r20、r21、r22、r23、r24、r25、r26、r27和r28，電容c11和c12，雙排針連接器p3和p4。其中倍頻芯片u2的0號引腳接地，1號引腳和+3.3v相連，2號引腳和電阻r7的第一端相連，3號引腳和電阻r8的第一端相連，4號引腳和電容c7的第一端相連，5號引腳接地，6號引腳接地，7號引腳懸空，8引腳接地，9號引腳和+3.3v相連，10號引腳和電阻r26的第一端引腳相連，11號引腳和電阻r25的第一端相連，12號引腳和+3.3v相連，13號引腳和雙排針連接器p3的9號和11號引腳相連，14號引腳和地相連，15號引腳和雙排針連接器p3的5號和7號引腳相連，16號引腳和雙排針連接器p3的1號和3號引腳相連，雙排針連接器p3的2號引腳和電阻r13的第一端相連，4號引腳和電阻r14的第一端相連，6號引腳和電阻r15的第一端相連，8號引腳和電阻r16的第一端相連，10號引腳和電阻r17的第一端相連，12號引腳和電阻r18的第一端相連，電阻r13的第二端接地，電阻r14的第二端接地，電阻r15的第二端接地，電阻r16的第二端接地，電阻r17的第二端接地，電阻r18的第二端接地，倍頻芯片u3的0號引腳接地，1號引腳和+3.3v相連，2號引腳和電阻r11的第一端相連，3號引腳和電阻r12的第一端相連，4號引腳和電容c10的第一端相連，5號引腳接地，6號引腳接地，7號引腳懸空，8號引腳接地，9號引腳和+3.3v相連，10號引腳和電阻r28的第一端引腳相連，11號引腳和電阻r27的第一端相連，12號引腳和+3.3v相連，13號引腳和雙排針連接器p4的9號和11號引腳相連，14號引腳和地相連，15號引腳和雙排針連接器p4的5號和7號引腳相連，16號引腳和雙排針連接器p4的1號和3號引腳相連，雙排針連接器p4的2號引腳和電阻r19的第一端相連，4號引腳和電阻r20的第一端相連，6號引腳和電阻r21的第一端相連，8號引腳和電阻r22的第一端相連，10號引腳和電阻r23的第一端相連，12號引腳和電阻r24的第一端相連，電阻r19的第二端接地，電阻r20的第二端接地，電阻r21的第二端接地，電阻r22的第二端接地，電阻r23的第二端接地，電阻r24的第二端接地，電阻r25的第二端接地，電阻r26的第二端接地，電阻r27的第二端接地，電阻r28的第二端接地，電容c11的第一端和電阻r26的第一端相連，第二端和電阻r29的第一端相連，電阻r29的第二端接地，電阻r30的第一端和電阻r29的第一端相連，第二端和電阻r32第一端相連，電容c12的第一端和電阻r27相連，第二端和電阻r31的第一端相連，電阻r31的第二端和+5v相連，電阻r32的第二端和+5v相連。

所述的鑒頻鑒相電路單元3包括鑒頻鑒相芯片u4，運(yùn)算放大器u5，電阻r33、r34、r35、r36、r37、r38和r39，電容c13，信號輸出接口p5。鑒頻鑒相芯片u4的1號引腳和r34的第一端相連，2號引腳和r36的第一端相連，3號引腳和電阻r33的第一端相連，4號引腳和r35的第一端相連，5號引腳和地相連，6號引腳和電阻r29的第一端相連，7號引腳和電阻r32的第一端相連，8號引腳和+5v相連，電阻r33的第二端接地，電阻r34的第二端接地，電阻r36的第二端和電阻r37的第一端相連，電阻r37的第二端接地，電阻r35的第二端和運(yùn)算放大器的2號引腳相連，電阻r38的第一端和運(yùn)算放大器u5的2號引腳相連，第二端和運(yùn)算放大器的6號引腳相連，電容c13的第一端和運(yùn)算放大器的2號引腳相連，第二端和算放大器的6號引腳相連，運(yùn)算放大器u5的3號引腳和電阻r37的第一端相連，運(yùn)算放大器u5的4號引腳和-5v相連，運(yùn)算放大器u5的6號引腳和電阻r39的第一端相連，運(yùn)算放大器u5的7號引腳和+5v，電阻r39的第二端和輸出口p5的第一端相連，輸出口p5的第二端接地。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：可快速對冷原子干涉型重力儀中的拉曼光鑒頻鑒相，具有高穩(wěn)定性，響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)單元框圖；

圖2是本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理圖。

圖2a是雙路超高速比較電路單元1的放大圖。

圖2b是可編程倍頻電路單元2的放大圖。

圖2c是鑒頻鑒相電路單元3的放大圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

參見圖1和圖2、圖2a、圖2b、圖2c，本發(fā)明的用于冷原子干涉型重力儀中拉曼光鎖相的鑒頻鑒相器，包括依次連接的雙路超高速比較電路單元1、可編程倍頻電路單元2和鑒頻鑒相電路單元3。

所述雙路超高速比較電路單元1包括信號輸入端口p1和p2，電阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11和r12，電容c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9和c10，雙路超高速比較器u1。其中，信號輸入口p1的第一端和r1的第一端相連，第二端和地相連，電阻r1的第二端和地相連，隔直電容c1的第一端和電阻r1的第一端相連，第二端和比較器的10號引腳相連，電阻r2的第一端和比較器的8號引腳相連，第二端和地相連，電容c2的第一端和比較器的9號引腳相連，第二端和地相連，信號輸入口p2的第一端和電阻r3的第一端相連，第二端和地相連，電阻r3的第二端和地相連，隔直電容c3的第一端和電阻r3的第一端相連，電容c4的第一端和比較器u1的12號引腳相連，第二端和地相連，r4的第一端和比較器u1的13號引腳相連，第二端和地相連，比較器u1的1號引腳和電阻r5的第一端相連，2號引腳和r6的第一端相連，3號引腳和+5v相連，4號引腳和+1.66v相連，5號引腳和+3.33v相連，6號引腳和-5v相連，7號引腳和+5v相連，8號引腳和電阻r2的第一端相連，9號引腳和電容c2的第一端相連，10號引腳和電容c1的第一端相連，11號引腳和電容c3的第一端相連，12號引腳和電容c4的第一端相連，13號引腳和電阻r4的第一端相連，14號引腳和+5v相連，15號引腳和-5v相連，16號引腳和+3.33v相連，17號引腳和+1.66v相連，18號引腳和+5v相連，19號引腳和r10的第一端相連，20號引腳和r9的第一端相連，電阻r5的第一端和比較器u1的1號引腳相連，第二端和地相連，r6的第一端和比較器u1的2號引腳相連，第二端和地相連，電容c5的第一端和電阻r6的第一端相連，第二端和r7的第一端相連，電容c6的第一端和電阻r5的第一端相連，第二端和電阻r8的第一端相連，電阻r7第一端和電容c5的第二端相連，第二端和電容c7第一端相連，電阻r8的第一端和電容c6的第二端相連，第二端和電容c7的第一端相連，電容c7的第二端和地相連，電阻r9的第一端和比較器u1的20號引腳相連，第二端和地相連，電阻r10的第一端和比較器u1的19號引腳相連，第二端和地相連，電容c8的第一端和電阻r9的第一端相連，第二端和電阻r11的第一端相連，電容c9的第一端和r10的第一端相連，第二端和電阻r12的第一端相連，r11的第二端和電容c10的第一端相連，電阻r12的第二端和電容c10的第一端相連，c10的第二端和地相連。

所述可編程倍頻電路單元2包括倍頻芯片u2和u3，電阻r13，r15、r16、r17、r18、r19、r20、r21、r22、r23、r24、r25、r26、r27和r28，電容c11和c12，雙排針連接器p3和p4。其中倍頻芯片u2的0號引腳接地，1號引腳和+3.3v相連，2號引腳和電阻r7的第一端相連，3號引腳和電阻r8的第一端相連，4號引腳和電容c7的第一端相連，5號引腳接地，6號引腳接地，7號引腳懸空，8引腳接地，9號引腳和+3.3v相連，10號引腳和電阻r26的第一端引腳相連，11號引腳和電阻r25的第一端相連，12號引腳和+3.3v相連，13號引腳和雙排針連接器p3的9號和11號引腳相連，14號引腳和地相連，15號引腳和雙排針連接器p3的5號和7號引腳相連，16號引腳和雙排針連接器p3的1號和3號引腳相連，雙排針連接器p3的2號引腳和電阻r13的第一端相連，4號引腳和電阻r14的第一端相連，6號引腳和電阻r15的第一端相連，8號引腳和電阻r16的第一端相連，10號引腳和電阻r17的第一端相連，12號引腳和電阻r18的第一端相連，電阻r13的第二端接地，電阻r14的第二端接地，電阻r15的第二端接地，電阻r16的第二端接地，電阻r17的第二端接地，電阻r18的第二端接地，倍頻芯片u3的0號引腳接地，1號引腳和+3.3v相連，2號引腳和電阻r11的第一端相連，3號引腳和電阻r12的第一端相連，4號引腳和電容c10的第一端相連，5號引腳接地，6號引腳接地，7號引腳懸空，8號引腳接地，9號引腳和+3.3v相連，10號引腳和電阻r28的第一端引腳相連，11號引腳和電阻r27的第一端相連，12號引腳和+3.3v相連，13號引腳和雙排針連接器p4的9號和11號引腳相連，14號引腳和地相連，15號引腳和雙排針連接器p4的5號和7號引腳相連，16號引腳和雙排針連接器p4的1號和3號引腳相連，雙排針連接器p4的2號引腳和電阻r19的第一端相連，4號引腳和電阻r20的第一端相連，6號引腳和電阻r21的第一端相連，8號引腳和電阻r22的第一端相連，10號引腳和電阻r23的第一端相連，12號引腳和電阻r24的第一端相連，電阻r19的第二端接地，電阻r20的第二端接地，電阻r21的第二端接地，電阻r22的第二端接地，電阻r23的第二端接地，電阻r24的第二端接地，電阻r25的第二端接地，電阻r26的第二端接地，電阻r27的第二端接地，電阻r28的第二端接地，電容c11的第一端和電阻r26的第一端相連，第二端和電阻r29的第一端相連，電阻r29的第二端接地，電阻r30的第一端和電阻r29的第一端相連，第二端和電阻r32第一端相連，電容c12的第一端和電阻r27相連，第二端和電阻r31的第一端相連，電阻r31的第二端和+5v相連，電阻r32的第二端和+5v相連。

所述的鑒頻鑒相電路單元3包括鑒頻鑒相芯片u4，運(yùn)算放大器u5，電阻r33、r34、r35、r36、r37、r38和r39，電容c13，信號輸出接口p5。鑒頻鑒相芯片u4的1號引腳和r34的第一端相連，2號引腳和r36的第一端相連，3號引腳和電阻r33的第一端相連，4號引腳和r35的第一端相連，5號引腳和地相連，6號引腳和電阻r29的第一端相連，7號引腳和電阻r32的第一端相連，8號引腳和+5v相連，電阻r33的第二端接地，電阻r34的第二端接地，電阻r36的第二端和電阻r37的第一端相連，電阻r37的第二端接地，電阻r35的第二端和運(yùn)算放大器的2號引腳相連，電阻r38的第一端和運(yùn)算放大器u5的2號引腳相連，第二端和運(yùn)算放大器的6號引腳相連，電容c13的第一端和運(yùn)算放大器的2號引腳相連，第二端和算放大器的6號引腳相連，運(yùn)算放大器u5的3號引腳和電阻r37的第一端相連，運(yùn)算放大器u5的4號引腳和-5v相連，運(yùn)算放大器u5的6號引腳和電阻r39的第一端相連，運(yùn)算放大器u5的7號引腳和+5v，電阻r39的第二端和輸出口p5的第一端相連，輸出口p5的第二端接地。

拉曼光拍頻信號和參考信號通過同軸電纜將信號送到雙路超高速比較電路單元1中，拉曼光拍頻信號和參考信號都是模擬信號，通過雙路超高速比較電路單元可以實(shí)現(xiàn)模擬信號和數(shù)字信號之間的快速轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字信號，兩者之間的頻率差較大，可以通過可編程倍頻電路單元2可以完成倍頻轉(zhuǎn)換，有效減小拉曼拍頻信號和參考信號之間的頻率差。倍頻后的拉曼光拍頻信號和參考信號通過鑒頻鑒相電路單元3，將頻率差和相位差信號送到激光器的pid控制單元進(jìn)行實(shí)時調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)拉曼光頻率和相位鎖定。

本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。