一種基于激光器的信號源裝置的伺服模塊及信號源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于激光器的信號源裝置的伺服模塊及信號源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]激光器，是利用受激輻射原理使光在某些受激發(fā)的物質(zhì)中方法或振蕩發(fā)射的器件。由于激光光束細(xì)小、方向性好、以及帶著巨大的功率，因此成為實現(xiàn)信號源裝置的常規(guī)選擇。
[0003]現(xiàn)有的基于激光器的信號源裝置包括激光器、熱沉、溫度控制器和觀測模塊。熱沉托住置于激光器中的激光增益介質(zhì)，并與激光增益介質(zhì)熱接觸；溫度控制器與熱沉熱接觸，間接調(diào)節(jié)激光增益介質(zhì)的溫度；觀測模塊與溫度控制器連接，用于測量激光輸出頻率，并根據(jù)激光輸出頻率調(diào)整溫度控制器的溫度。
[0004]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]激光器本身對激光增益介質(zhì)的環(huán)境溫度有一定的精度限制，現(xiàn)有技術(shù)控制激光增益介質(zhì)的溫度僅在一定精度的范圍內(nèi)提高激光器輸出穩(wěn)定度。針對激光器頻率穩(wěn)定度精度要求很高的重力梯度儀等高精度設(shè)備而言，現(xiàn)有技術(shù)無法滿足其高精度激光穩(wěn)頻的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)無法滿足其高精度激光穩(wěn)頻的要求的問題，本發(fā)明實施例提供了一種基于激光器的信號源裝置的伺服模塊及信號源裝置。所述技術(shù)方案如下:
[0007]—方面，本發(fā)明實施例提供了一種基于激光器的信號源裝置的伺服模塊，所述信號源裝置包括激光器、聲光調(diào)制器Α0Μ、同位素吸收室、伺服模塊，所述伺服模塊包括壓控晶振、直接數(shù)字頻率合成器DDS、先進(jìn)精簡指令集計算機(jī)微處理器ARM、同步鑒相器，所述壓控晶振、所述DDS、所述Α0Μ、所述同位素吸收室、所述同步鑒相器依次連接，所述ARM分別與所述壓控晶振、所述DDS、所述同步鑒相器、所述激光器連接。
[0008]可選地，所述DDS 包括 MCLK 端、FSYNC 端、SCLK 端、SDATA 端、FSELECT 端、PSEL0端、FSEL1端、10UT端，所述MCLK端與所述壓控晶振連接，所述FSYNC端、所述SCLK端、所述SDATA端、所述FSELECT端分別與所述ARM連接，所述PSEL0端和所述FSEL1端接地，所述10UT端與所述Α0Μ連接。
[0009]可選地，所述同步鑒相器為光電倍增管。
[0010]另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種基于激光器的信號源裝置，所述信號源裝置包括激光器、聲光調(diào)制器Α0Μ、同位素吸收室、伺服模塊，所述激光器、所述Α0Μ、所述同位素吸收器依次連接，所述伺服模塊分別與所述激光器、所述Α0Μ、所述同位素吸收器連接；所述伺服模塊包括壓控晶振、直接數(shù)字頻率合成器DDS、先進(jìn)精簡指令集計算機(jī)微處理器ARM、同步鑒相器，所述壓控晶振、所述DDS、所述Α0Μ、所述同位素吸收室、所述同步鑒相器依次連接，所述ARM分別與所述壓控晶振、所述DDS、所述同步鑒相器、所述激光器連接。
[0011]可選地，所述DDS 包括 MCLK 端、FSYNC 端、SCLK 端、SDATA 端、FSELECT 端、PSEL0端、FSEL1端、10UT端，所述MCLK端與所述壓控晶振連接，所述FSYNC端、所述SCLK端、所述SDATA端、所述FSELECT端分別與所述ARM連接，所述PSEL0端和所述FSEL1端接地，所述10UT端與所述Α0Μ連接。
[0012]可選地，所述同步鑒相器為光電倍增管。
[0013]可選地，所述同位素吸收室中設(shè)有兩種同位素。
[0014]可選地，所述激光器包括相互連接的激光管和壓電晶體驅(qū)動器，所述激光管與所述Α0Μ連接，所述壓電晶體驅(qū)動器與所述ARM連接。
[0015]可選地，所述信號源裝置還包括頻率調(diào)節(jié)器，所述頻率調(diào)節(jié)器串聯(lián)在所述Α0Μ與所述信號源裝置的輸出端之間。
[0016]本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0017]通過壓控晶振產(chǎn)生時鐘信號，DDS按照命令字對時鐘信號進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，同時ARM由時鐘信號產(chǎn)生與選擇出的信號同頻同相的同步信號，同步鑒相器對由頻率轉(zhuǎn)換后的信號和同步信號進(jìn)行同步鑒相產(chǎn)生光檢信號，ARM根據(jù)光檢信號產(chǎn)生作用于激光器的壓控信號和作用于壓控晶振的反饋信號，壓控晶振在反饋信號的作用下改變輸出的時鐘信號，進(jìn)而改變DDS進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換后的信號，同時激光器在嚴(yán)控信號的作用下改變輸出的激光信號，兩者同時調(diào)節(jié)信號源的信號，利用基于激光器外圍電路對激光器進(jìn)行頻率的穩(wěn)定，提高了激光器的輸出頻率穩(wěn)定度，滿足高精度設(shè)備的要求。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種基于激光器的信號源裝置的伺服模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明實施例一提供的直接數(shù)字頻率合成器的連接方式示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明實施例二提供的一種基于激光器的信號源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0023]實施例一
[0024]本發(fā)明實施例提供了一種基于激光器的信號源裝置的伺服模塊，信號源裝置包括激光器、聲光調(diào)制器(Acousto-optical Modulators，簡稱Α0Μ)、同位素吸收室、伺服模塊。參見圖1，伺服模塊包括壓控晶振11、直接數(shù)字頻率合成器(Direct Digital Synthesizer,簡稱DDS) 12、先進(jìn)精簡指令集計算機(jī)微處理器(Advanced Reduced Instruct1n SetComputing Machines，簡稱ARM) 13、同步鑒相器14，壓控晶振11、DDS 12、Α0Μ、同位素吸收室、同步鑒相器14依次連接，ARM 13分別與壓控晶振11、DDS 12、同步鑒相器14、激光器連接。
[0025]其中，壓控晶振11產(chǎn)生時鐘信號，DDS 12按照命令字對時鐘信號進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，頻率轉(zhuǎn)換后的信號與激光器產(chǎn)生的激光信號經(jīng)過Α0Μ合成后送入同位素吸收室，同位素吸收室從合成后的信號中選擇出預(yù)定頻率的信號；同時ARM 13由時鐘信號產(chǎn)生與選擇出的信號同頻同相的同步信號，同步鑒相器14對選擇出的信號和同步信號進(jìn)行同步鑒相產(chǎn)生光檢信號，ARM 13根據(jù)光檢信號產(chǎn)生作用于激光器的壓控信號和作用于壓控晶振11的反饋信號，壓控信號可以調(diào)整激光器21輸出的激光信號，反饋信號可以壓控晶振11輸出的時鐘信號。容易知道，壓控晶振11在反饋信號的作用下改變輸出的時鐘信號，進(jìn)而改變DDS12進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換后的信號，同時激光器在嚴(yán)控信號的作用下改變輸出的激光信號，兩者同時影響Α0Μ合成后的信號，而且反饋信號對Α0Μ合成后的信號的影響比壓控信號大，實現(xiàn)了對Α0Μ合成后的信號兩種不同幅度的調(diào)節(jié)。
[0026]具體地，伺服模塊采用現(xiàn)有激光鑒頻技術(shù)。通過伺服模塊可以得到激光器輸出的激光頻率與預(yù)定頻率之間的差別；如果激光頻率偏小則伺服模塊得到正壓控信號；反之，如果激光頻率偏大則相反。
[0027]具體地，參見圖2，DDS 12 包括 MCLK 端、FSYNC 端、SCLK 端、SDATA 端、FSELECT 端、PSEL0端、FSEL1端、10UT端，MCLK端與壓控晶振11連接，F(xiàn)SYNC端、SCLK端、SDATA端、FSELECT端分別與ARM 13連接，PSEL0端和FSEL1端接地，10UT端與Α0Μ連接。
[0028]需要說明的是，MCLK端與壓控晶振11連接，10UT端與Α0Μ連接，Α0Μ的輸入信號的頻率穩(wěn)定度與壓控晶振11的頻率穩(wěn)定度一致。
[0029]FSELECT端為鍵控調(diào)頻信號輸入端，DDS 12內(nèi)部有兩個頻率控制寄存器，兩個頻率控制寄存器中預(yù)先通過編程的方式設(shè)置有頻率值，若FSELECT端有信號輸入(即電平切換)，則10UT端會從兩個頻率控制寄存器中的一個頻率控制寄存器讀出預(yù)先設(shè)置的頻率值輸出。PSEL0端、FSEL1端為兩個頻率值的相位調(diào)節(jié)端，PSEL0端和FSEL1端接地，可以在兩個頻率值切換時保持相位連續(xù)。
[0030]DDS與外界的通訊時序是通過FSYNC端、SCLK端、SDATA端完成。當(dāng)FSYNC端為高電平時，SCLK端、SDATA端為高阻狀態(tài)；