一種基于激光器的信號(hào)源裝置的伺服模塊及信號(hào)源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于激光器的信號(hào)源裝置的伺服模塊及信號(hào)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(shí)現(xiàn)信號(hào)源裝置的常規(guī)選擇。
[0003]現(xiàn)有的基于激光器的信號(hào)源裝置包括激光器、熱沉、溫度控制器和觀測(cè)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(cè)模塊與溫度控制器連接，用于測(cè)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(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題:
[0005]激光器本身對(duì)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(duì)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(wú)法滿足其高精度激光穩(wěn)頻的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法滿足其高精度激光穩(wěn)頻的要求的問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于激光器的信號(hào)源裝置的伺服模塊及信號(hào)源裝置。所述技術(shù)方案如下:
[0007]—方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于激光器的信號(hào)源裝置的伺服模塊，所述信號(hào)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(jiǎn)指令集計(jì)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、PSELO 端、FSELl端、1UT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PSELO端和所述FSELl端接地，所述1UT端與所述AOM連接。
[0009]可選地，所述同步鑒相器為光電倍增管。
[0010]另一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于激光器的信號(hào)源裝置，所述信號(hào)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(jiǎn)指令集計(jì)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、PSELO 端、FSELl端、1UT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PSELO端和所述FSELl端接地，所述1UT端與所述AOM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(dòng)器，所述激光管與所述AOM連接，所述壓電晶體驅(qū)動(dòng)器與所述ARM連接。
[0015]可選地，所述信號(hào)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AOM與所述信號(hào)源裝置的輸出端之間。
[0016]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:
[0017]通過(guò)壓控晶振產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，DDS按照命令字對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，同時(shí)ARM由時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生與選擇出的信號(hào)同頻同相的同步信號(hào)，同步鑒相器對(duì)由頻率轉(zhuǎn)換后的信號(hào)和同步信號(hào)進(jìn)行同步鑒相產(chǎn)生光檢信號(hào)，ARM根據(jù)光檢信號(hào)產(chǎn)生作用于激光器的壓控信號(hào)和作用于壓控晶振的反饋信號(hào)，壓控晶振在反饋信號(hào)的作用下改變輸出的時(shí)鐘信號(hào)，進(jìn)而改變DDS進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換后的信號(hào)，同時(shí)激光器在嚴(yán)控信號(hào)的作用下改變輸出的激光信號(hào)，兩者同時(shí)調(diào)節(jié)信號(hào)源的信號(hào)，利用基于激光器外圍電路對(duì)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(shuō)明】
[0018]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種基于激光器的信號(hào)源裝置的伺服模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型實(shí)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是本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的一種基于激光器的信號(hào)源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0023]實(shí)施例一
[0024]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于激光器的信號(hào)源裝置的伺服模塊，信號(hào)源裝置包括激光器、聲光調(diào)制器(Acousto-optical Modulators，簡(jiǎn)稱AOM)、同位素吸收室、伺服模塊。參見(jiàn)圖1，伺服模塊包括壓控晶振11、直接數(shù)字頻率合成器(Direct DigitalSynthesizer，簡(jiǎn)稱DDS) 12、先進(jìn)精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)微處理器(Advanced ReducedInstruct1n Set Computing Machines，簡(jiǎn)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(shí)鐘信號(hào)，DDS12按照命令字對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，頻率轉(zhuǎn)換后的信號(hào)與激光器產(chǎn)生的激光信號(hào)經(jīng)過(guò)AOM合成后送入同位素吸收室，同位素吸收室從合成后的信號(hào)中選擇出預(yù)定頻率的信號(hào)；同時(shí)ARM 13由時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生與選擇出的信號(hào)同頻同相的同步信號(hào)，同步鑒相器14對(duì)選擇出的信號(hào)和同步信號(hào)進(jìn)行同步鑒相產(chǎn)生光檢信號(hào)，ARM 13根據(jù)光檢信號(hào)產(chǎn)生作用于激光器的壓控信號(hào)和作用于壓控晶振11的反饋信號(hào)，壓控信號(hào)可以調(diào)整激光器21輸出的激光信號(hào)，反饋信號(hào)可以壓控晶振11輸出的時(shí)鐘信號(hào)。容易知道，壓控晶振11在反饋信號(hào)的作用下改變輸出的時(shí)鐘信號(hào)，進(jìn)而改變DDS 12進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換后的信號(hào)，同時(shí)激光器在嚴(yán)控信號(hào)的作用下改變輸出的激光信號(hào)，兩者同時(shí)影響AOM合成后的信號(hào)，而且反饋信號(hào)對(duì)AOM合成后的信號(hào)的影響比壓控信號(hào)大，實(shí)現(xiàn)了對(duì)AOM合成后的信號(hào)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(guò)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(hào);反之，如果激光頻率偏大則相反。
[0027]具體地，參見(jiàn)圖2，DDS 12包括MCLK端、FSYNC端、SCLK端、SDATA端、FSELECT端、PSELO端、FSELI端、1UT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，PSELO端和FSELl端接地，1UT端與AOM連接。
[0028]需要說(shuō)明的是，MCLK端與壓控晶振11連接，1UT端與AOM連接，AOM的輸入信號(hào)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(hào)輸入端，DDS 12內(nèi)部有兩個(gè)頻率控制寄存器，兩個(gè)頻率控制寄存器中預(yù)先通過(guò)編程的方式設(shè)置有頻率值，若FSELECT端有信號(hào)輸入(即電平切換)，則1UT端會(huì)從兩個(gè)頻率控制寄存器中的一個(gè)頻率控制寄存器讀出預(yù)先設(shè)置的頻率值輸出。PSELO端、FSELl端為兩個(gè)頻率值的相位調(diào)節(jié)端，PSELO端和FSELl端接地，可以在兩個(gè)頻率值切換時(shí)保持相位連續(xù)。
[0030]DDS與外界的通訊時(shí)序是通過(guò)FSYNC端、SCLK端、SDATA端完成。當(dāng)FSYNC端為高電平時(shí)，SCLK端、SDATA端為高阻狀態(tài)；當(dāng)FSY