激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)及同步方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)及同步方法，該激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)包括一路主頻率信號(hào)發(fā)生單元、標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元以及一路或多路次頻率信號(hào)發(fā)生單元；標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元分別接入主頻率信號(hào)發(fā)生單元以及一路或多路次頻率信號(hào)發(fā)生單元；主頻率信號(hào)發(fā)生單元接入分別與一路或多路次頻率信號(hào)發(fā)生單元。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)兩套或多套激光系統(tǒng)尤其是光頻梳頻率的相互鎖定，實(shí)現(xiàn)兩套或多套激光系統(tǒng)尤其是光頻梳頻率的真正的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)同步。
【專利說明】激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)及同步方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)及同步方法，尤其涉及一種可使頻率聯(lián)動(dòng)和同步的多光頻梳系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)及同步方法。

【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)飛秒激光器進(jìn)行頻率鎖定和載波相位鎖定之后，其可產(chǎn)生間隔、幅度、功率都非常穩(wěn)定的時(shí)域超短脈沖信號(hào)，該脈沖序列具有豐富的傅里葉變換頻譜，可實(shí)現(xiàn)微波頻率與光學(xué)頻率的直接連接。用一臺(tái)鎖模飛秒脈沖激光器就可實(shí)現(xiàn)了從近紅外到可見光區(qū)域的所有光學(xué)頻率的直接絕對(duì)測量，這一成果被公認(rèn)為光頻測量領(lǐng)域具有革命性意義的突破。基于鎖模飛秒脈沖激光技術(shù)的梳狀光學(xué)頻率發(fā)生器被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)光學(xué)頻率與微波頻率傳遞的光齒輪，利用飛秒光頻梳技術(shù)的光時(shí)鐘，不但擁有豐富的頻率，而且還具有可與原子鐘媲美的頻率穩(wěn)定度，其在激光無導(dǎo)軌絕對(duì)距離測量中有著十分廣泛重要的應(yīng)用，例如工業(yè)中的高速鐵路、大型飛機(jī)、核電與風(fēng)電等大型機(jī)械裝備系統(tǒng)的制備和裝調(diào)，其尺寸在幾十米甚至上百米，精度要求在微米量級(jí)，而在太空中的衛(wèi)星編隊(duì)，其測量距離長達(dá)幾千公里，精度要求微米量級(jí)。在這些特殊行業(yè)光梳作為高精度尺子，顯示著巨大優(yōu)勢。
[0003]科學(xué)技術(shù)在突飛猛進(jìn)發(fā)展的同時(shí)，推動(dòng)著測量精度和測量距離要求的發(fā)展。單個(gè)光纖光梳雖然在短距離高精度、長距離一般精度上有一定的優(yōu)勢，但是對(duì)于長距離高精度測量方面有無法克服的缺點(diǎn)，具體表現(xiàn)在:
[0004]I)在地面測試時(shí)，要精確測量大尺寸、超大尺寸的設(shè)備和器件，空氣折射率的擾動(dòng)、不同區(qū)域的溫度變化等因素，對(duì)測距精度有較大的影響，無法做出相應(yīng)的補(bǔ)償；
[0005]2)采用單個(gè)光纖光梳測距時(shí)，數(shù)據(jù)量很大，很難做到實(shí)時(shí)測量；
[0006]3)即使采用雙光梳或多光梳，也存在頻率和相位不同步的問題，導(dǎo)致測量誤差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決【背景技術(shù)】中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可實(shí)現(xiàn)兩套或多套頻率同步或鎖定的激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)及同步方法。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:本發(fā)明提供了一種激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括一路主頻率信號(hào)發(fā)生單元、標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元以及一路或多路次頻率信號(hào)發(fā)生單元；所述標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元分別接入主頻率信號(hào)發(fā)生單元以及一路或多路次頻率信號(hào)發(fā)生單元；所述主頻率信號(hào)發(fā)生單元接入分別與一路或多路次頻率信號(hào)發(fā)生單
J Li ο
[0009]上述主頻率信號(hào)發(fā)生單兀包括第一激光系統(tǒng)、第一光電探測器、第一電濾波器、第一電放大器、功分器、主頻率信號(hào)發(fā)生單元電混頻器以及第一伺服器；所述第一激光系統(tǒng)依次經(jīng)過第一光電探測器、第一電濾波器以及第一電放大器接入功分器；所述功分器分別接入主頻率信號(hào)發(fā)生單元電混頻器以及一路或多路次頻率信號(hào)發(fā)生單元；所述標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元依次通過主頻率信號(hào)發(fā)生單元電混頻器和第一伺服器接入第一激光系統(tǒng)。
[0010]上述主頻率信號(hào)發(fā)生單元還包括設(shè)置在第一激光系統(tǒng)上的第一頻率鎖定單元；所述標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元依次通過主頻率信號(hào)發(fā)生單元電混頻器和第一伺服器接入第一頻率鎖定單元。
[0011]上述次頻率信號(hào)發(fā)生單元包括第二激光系統(tǒng)、第二光電探測器、第二電濾波器、第二電放大器、次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器、次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器以及第二伺服器；所述第二激光系統(tǒng)依次通過第二光電探測器、第二電濾波器、第二電放大器以及次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器接入次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器；所述功分器接入次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器；所述標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元依次通過次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器和第二伺服器接入第二激光系統(tǒng)。
[0012]上述次頻率信號(hào)發(fā)生單元還包括設(shè)置在第二激光系統(tǒng)上的第二頻率鎖定單元；所述標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元依次通過次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器和第二伺服器接入第二頻率鎖定單元。
[0013]上述第一頻率鎖定單元以及第二頻率鎖定單元均是由壓電陶瓷或聲光調(diào)制器等所形成的頻率鎖定單元。
[0014]上述第一激光系統(tǒng)以及第二激光系統(tǒng)均是光頻梳系統(tǒng)或激光產(chǎn)生系統(tǒng)。
[0015]上述第一激光系統(tǒng)以及第二激光系統(tǒng)均是光頻梳系統(tǒng)時(shí)，所述光頻梳系統(tǒng)包括固體光頻梳系統(tǒng)、光纖光頻梳系統(tǒng)、片上集成光頻梳系統(tǒng)、微腔的光頻梳系統(tǒng)以及由穩(wěn)頻方式所產(chǎn)生光頻梳的系統(tǒng)；所述光頻梳系統(tǒng)是光纖光頻梳系統(tǒng)時(shí)，所述光纖光頻梳系統(tǒng)包括保偏光纖光頻梳系統(tǒng)、非保偏光纖光頻梳系統(tǒng)以及不同波段的光纖光頻梳系統(tǒng)；所述第一激光系統(tǒng)以及第二激光系統(tǒng)均是激光產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)，所述激光產(chǎn)生系統(tǒng)可以是以鎖模方式(包括主動(dòng)和被動(dòng)鎖模)產(chǎn)生的光脈沖激光產(chǎn)生系統(tǒng)、增益開關(guān)激光產(chǎn)生系統(tǒng)、調(diào)制產(chǎn)生的激光產(chǎn)生系統(tǒng)、準(zhǔn)連續(xù)激光產(chǎn)生系統(tǒng)等其它方式產(chǎn)生激光的激光系統(tǒng)；所述激光產(chǎn)生系統(tǒng)可以是以鎖模方式產(chǎn)生的光脈沖激光產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)，所述激光產(chǎn)生系統(tǒng)是主動(dòng)鎖模方式產(chǎn)生的光脈沖激光產(chǎn)生系統(tǒng)或被動(dòng)鎖模方式產(chǎn)生的光脈沖激光產(chǎn)生系統(tǒng)。
[0016]上述標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元包括原子鐘以及頻率綜合器；所述頻率綜合器的數(shù)量與主頻率信號(hào)發(fā)生單元和次頻率信號(hào)發(fā)生單元的數(shù)量和相同；所述原子鐘分別通過頻率綜合器與主頻率信號(hào)發(fā)生單元以及次頻率信號(hào)發(fā)生單元相連。
[0017]一種基于如上所述的激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)的頻率同步方法，其特殊之處在于:所述方法包括以下步驟:
[0018]I)由第一激光系統(tǒng)以及第二激光系統(tǒng)分別輸出含有重復(fù)頻率frl的光信號(hào)以及含有重復(fù)頻率fr2的光信號(hào)；
[0019]2)使含有重復(fù)頻率frI的光信號(hào)以及含有重復(fù)頻率fr2的光信號(hào)分別經(jīng)過第一光電探測器以及第二光電探測器，將重復(fù)頻率frl光信號(hào)以及含有重復(fù)頻率fr2的光信號(hào)分別轉(zhuǎn)換成第一電信號(hào)以及第二電信號(hào)；
[0020]3)第一電信號(hào)依次經(jīng)第一濾波器、第一電放大器以及功分器后的電信號(hào)分為兩路，其中一路與來自原子鐘經(jīng)第一頻率綜合器變頻的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)在第一電混頻器上進(jìn)行混頻，獲得的誤差信號(hào)經(jīng)第一伺服器反饋給第一光頻梳系統(tǒng)的頻率鎖定單元；另一路注入次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器；
[0021]4)第二電信號(hào)依次經(jīng)過第二濾波器以及第二電放大器后與來自第一電信號(hào)經(jīng)功分器后的電信號(hào)一同注入次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器進(jìn)行混頻，得到誤差電信號(hào)，所述次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器產(chǎn)生的誤差電信號(hào)包含第一激光系統(tǒng)頻率變化信息以及第二激光系統(tǒng)頻率變化信息；
[0022]5)將步驟4)中由次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器所產(chǎn)生的誤差信號(hào)與來自原子鐘經(jīng)第二頻率綜合器變頻的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)在次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器上進(jìn)行混頻，獲得由次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器產(chǎn)生的誤差信號(hào)；將由次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器產(chǎn)生的誤差信號(hào)經(jīng)第二伺服器反饋給第二激光系統(tǒng)的頻率鎖定單元。
[0023]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0024]本發(fā)明提供了一種激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)及同步方法，本申請(qǐng)是在全保偏的雙飛秒光纖光頻梳方案的基礎(chǔ)上，引入了多個(gè)激光系統(tǒng)頻率聯(lián)動(dòng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)了兩套或多套激光系統(tǒng)尤其是光頻梳頻率的相互鎖定，實(shí)現(xiàn)了兩套或多套激光系統(tǒng)尤其是光頻梳頻率的真正的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)同步。該方法在測距、多點(diǎn)時(shí)鐘同步、不同功能不同方式不同頻率多頻率梳同步等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，該方法正本低廉，工作穩(wěn)定，適合在工業(yè)、科研等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明所提供的激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0026]圖2a是第一光頻梳系統(tǒng)頻率變化曲線圖；
[0027]圖2b是第二光頻梳系統(tǒng)跟隨第一光頻梳系統(tǒng)的頻率變化曲線圖；
[0028]圖2c是第一光頻梳系統(tǒng)以及第二光頻梳系統(tǒng)輸出頻率的互相關(guān)曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)和原理是:
[0030]本發(fā)明主要目的提供兩個(gè)或多個(gè)激光系統(tǒng)尤其是光頻梳系統(tǒng)或激光產(chǎn)生系統(tǒng)頻率聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)激光系統(tǒng)尤其是光頻梳系統(tǒng)在頻率上的真正同步。本發(fā)明涉及的激光系統(tǒng)包括但不限于光頻梳系統(tǒng)，其中光頻梳系統(tǒng)包括固體光頻梳系統(tǒng)、光纖光頻梳系統(tǒng)(包括保偏或者非保偏以及不同波段的)、片上集成光頻梳系統(tǒng)、微腔的光頻梳系統(tǒng)，以及其它以穩(wěn)頻和穩(wěn)相方式產(chǎn)生光頻梳的系統(tǒng)，激光產(chǎn)生系統(tǒng)可以是以鎖模方式(包括主動(dòng)和被動(dòng)鎖模)產(chǎn)生的光脈沖，也可以是增益開關(guān)激光器、調(diào)制產(chǎn)生的激光器、準(zhǔn)連續(xù)激光器等其它方式產(chǎn)生激光的激光系統(tǒng)。。關(guān)于光頻梳的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，固體結(jié)構(gòu)的已經(jīng)獲得諾貝爾獎(jiǎng)，傳統(tǒng)的光纖光梳光源已經(jīng)在美國發(fā)明“Prequency combs source withlarge comb spacing，，(Internat1nal pulicat1n number:W02012/074623 Al, PCT/US2011/057567), “Pulsed laser sources”(Patent number:US8599473B2), “Compactoptical frequency comb systems，， (Internat1nal pulicat1n number:W020I2/166572Al，PCT/US2012/039509)詳細(xì)介紹，保偏光纖的光頻梳已經(jīng)在發(fā)明“全保偏主動(dòng)跟蹤型光纖光梳光源”(受理號(hào):201410363793.3)詳細(xì)介紹，而微腔的方案已經(jīng)在文章“Microresonator-based optical frequency combs，，(Science, vol.332.pp:555 ?559,2011)體現(xiàn)，在此不再贅述。
[0031]本發(fā)明主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是:實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)或多個(gè)激光系統(tǒng)尤其是光頻梳系統(tǒng)間的頻率同步或聯(lián)動(dòng)。本發(fā)明同時(shí)在兩個(gè)或多個(gè)激光系統(tǒng)尤其是光頻梳系統(tǒng)間使用，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)光頻梳系統(tǒng)的真正同步。
[0032]多個(gè)激光系統(tǒng)尤其是光頻梳系統(tǒng)間的頻率同步或聯(lián)動(dòng)示意圖見圖1，本發(fā)明所提供的激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)包括一路主頻率信號(hào)發(fā)生單元、標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元以及一路或多路次頻率信號(hào)發(fā)生單元；標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元分別接入主頻率信號(hào)發(fā)生單元以及一路或多路次頻率信號(hào)發(fā)生單元；主頻率信號(hào)發(fā)生單元接入分別與一路或多路次頻率信號(hào)發(fā)生單元。
[0033]主頻率信號(hào)發(fā)生單兀包括第一激光系統(tǒng)、第一光電探測器、第一電濾波器、第一電放大器、功分器、主頻率信號(hào)發(fā)生單元電混頻器以及第一伺服器；第一激光系統(tǒng)依次經(jīng)過第一光電探測器、第一電濾波器以及第一電放大器接入功分器；功分器分別接入主頻率信號(hào)發(fā)生單元電混頻器以及一路或多路次頻率信號(hào)發(fā)生單元；標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元依次通過主頻率信號(hào)發(fā)生單元電混頻器和第一伺服器接入第一激光系統(tǒng)。
[0034]主頻率信號(hào)發(fā)生單元還包括設(shè)置在第一激光系統(tǒng)上的第一頻率鎖定單元；標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元依次通過主頻率信號(hào)發(fā)生單元電混頻器和第一伺服器接入第一頻率鎖定單
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[0035]次頻率信號(hào)發(fā)生單元包括第二激光系統(tǒng)、第二光電探測器、第二電濾波器、第二電放大器、次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器、次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器以及第二伺服器；第二激光系統(tǒng)依次通過第二光電探測器、第二電濾波器、第二電放大器以及次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器接入次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器；功分器接入次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器；標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元依次通過次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器和第二伺服器接入第二激光系統(tǒng)。
[0036]次頻率信號(hào)發(fā)生單元還包括設(shè)置在第二激光系統(tǒng)上的第二頻率鎖定單元；標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元依次通過次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器和第二伺服器接入第二頻率鎖定單元。
[0037]第一頻率鎖定單元以及第二頻率鎖定單元均是由壓電陶瓷或聲光調(diào)制器所形成的頻率鎖定單元。
[0038]第一激光系統(tǒng)以及第二激光系統(tǒng)均是光頻梳系統(tǒng)，或者激光產(chǎn)生系統(tǒng)。
[0039]光頻梳系統(tǒng)包括固體光頻梳系統(tǒng)、光纖光頻梳系統(tǒng)、片上集成光頻梳系統(tǒng)、微腔的光頻梳系統(tǒng)以及由穩(wěn)頻方式所產(chǎn)生光頻梳的系統(tǒng)；光頻梳系統(tǒng)是光纖光頻梳系統(tǒng)時(shí)，光纖光頻梳系統(tǒng)包括保偏光纖光頻梳系統(tǒng)、非保偏光纖光頻梳系統(tǒng)以及不同波段的光纖光頻梳系統(tǒng)。激光產(chǎn)生系統(tǒng)可以是以鎖模方式(包括主動(dòng)和被動(dòng)鎖模)產(chǎn)生的光脈沖，也可以是增益開關(guān)激光器、調(diào)制產(chǎn)生的激光器、準(zhǔn)連續(xù)激光器等其它方式產(chǎn)生激光的激光系統(tǒng)。
[0040]標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元包括原子鐘以及頻率綜合器；頻率綜合器的數(shù)量與主頻率信號(hào)發(fā)生單元和次頻率信號(hào)發(fā)生單元的數(shù)量和相同；原子鐘分別通過頻率綜合器與主頻率信號(hào)發(fā)生單元以及次頻率信號(hào)發(fā)生單元相連。
[0041]本發(fā)明所提供的同步系統(tǒng)的同步方法是:
[0042]第一光頻梳系統(tǒng)的輸出含有重復(fù)頻率(fr)的光信號(hào)經(jīng)過第一光電探測器將fr光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)第一濾波器，第一電放大器，與功分器相聯(lián)，功分器可以是1:n的，η值可以是2，3，4…，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)的鏈接，功分器其中一個(gè)輸出口與來自原子鐘經(jīng)第一頻率綜合器變頻的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)在第一電混頻器上進(jìn)行混頻，獲得誤差信號(hào)經(jīng)第一伺服反饋給第一光頻梳系統(tǒng)的頻率鎖定單元(注:為了簡練提取該誤差電信號(hào)的濾波器在此不再敘述和顯示)，該頻率鎖定單元可以是壓電陶瓷、聲光調(diào)制器等鎖頻子系統(tǒng)。
[0043]從功分器輸出第二路電信號(hào)與從第二光頻梳系統(tǒng)_>第二光電探測器_>第二濾波器_>第二電放大器產(chǎn)生的第二光頻梳系統(tǒng)的重復(fù)頻率信號(hào)fr在第二電混頻器產(chǎn)生了誤差電信號(hào)(注:為了簡練提取該誤差電信號(hào)的濾波器在此不再敘述和顯示)，由第二混頻器產(chǎn)生的誤差信號(hào)既包含第一光頻梳系統(tǒng)頻率變化信息，也包含第二光頻梳系統(tǒng)頻率變化信息，將此誤差電信號(hào)在第三電混頻器上與原子鐘_>第二頻率綜合器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)混頻產(chǎn)生誤差信號(hào)經(jīng)過第二伺服反饋給第二光頻梳系統(tǒng)的頻率鎖定單元。采用此技術(shù)第二光頻梳系統(tǒng)的頻率可跟蹤上了第一光頻梳系統(tǒng)，圖2a、圖2b以及圖2c就是兩個(gè)光頻梳頻率聯(lián)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0044]其中，圖2a是第一光頻梳系統(tǒng)的第一頻率綜合器故意做掃頻動(dòng)作，圖2b是第二光頻梳系統(tǒng)輸出頻率的變化圖，可以看出第二光頻梳系統(tǒng)頻率完全跟蹤上第一光頻梳系統(tǒng)頻率。圖2c是第一光頻梳系統(tǒng)以及第二光頻梳系統(tǒng)這兩個(gè)光頻梳系統(tǒng)輸出頻率互相關(guān)曲線。同樣的方式可以同步多個(gè)光頻梳系統(tǒng)，在此需要強(qiáng)調(diào)的是如果系統(tǒng)和其它系統(tǒng)間的重復(fù)頻率相差太大，可以在功分器與其它光頻梳系統(tǒng)的混頻器連線間增加電的增頻或減頻裝置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的穩(wěn)定操作。
[0045]兩個(gè)激光系統(tǒng)或多個(gè)激光系統(tǒng)同時(shí)采用頻率聯(lián)動(dòng)聯(lián)動(dòng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)激光系統(tǒng)尤其是光頻梳系統(tǒng)真正的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)同步。該項(xiàng)技術(shù)在測距、多點(diǎn)時(shí)鐘同步、不同功能不同方式不同頻率多頻率梳同步發(fā)揮重要作用。
【權(quán)利要求】
1.一種激光系統(tǒng)頻率冋步系統(tǒng)，其特征在于:所述激光系統(tǒng)頻率冋步系統(tǒng)包括一路王頻率信號(hào)發(fā)生單元、標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元以及一路或多路次頻率信號(hào)發(fā)生單元；所述標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元分別接入主頻率信號(hào)發(fā)生單元以及一路或多路次頻率信號(hào)發(fā)生單元；所述主頻率信號(hào)發(fā)生單元接入分別與一路或多路次頻率信號(hào)發(fā)生單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)，其特征在于:所述主頻率信號(hào)發(fā)生單兀包括第一激光系統(tǒng)、第一光電探測器、第一電濾波器、第一電放大器、功分器、主頻率信號(hào)發(fā)生單元電混頻器以及第一伺服器；所述第一激光系統(tǒng)依次經(jīng)過第一光電探測器、第一電濾波器以及第一電放大器接入功分器；所述功分器分別接入主頻率信號(hào)發(fā)生單元電混頻器以及一路或多路次頻率信號(hào)發(fā)生單元；所述標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元依次通過主頻率信號(hào)發(fā)生單元電混頻器和第一伺服器接入第一激光系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)，其特征在于:所述主頻率信號(hào)發(fā)生單元還包括設(shè)置在第一激光系統(tǒng)上的第一頻率鎖定單元；所述標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元依次通過主頻率信號(hào)發(fā)生單元電混頻器和第一伺服器接入第一頻率鎖定單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)，其特征在于:所述次頻率信號(hào)發(fā)生單元包括第二激光系統(tǒng)、第二光電探測器、第二電濾波器、第二電放大器、次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器、次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器以及第二伺服器；所述第二激光系統(tǒng)依次通過第二光電探測器、第二電濾波器、第二電放大器以及次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器接入次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器；所述功分器接入次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器；所述標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元依次通過次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器和第二伺服器接入第二激光系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)，其特征在于:所述次頻率信號(hào)發(fā)生單元還包括設(shè)置在第二激光系統(tǒng)上的第二頻率鎖定單元；所述標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元依次通過次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器和第二伺服器接入第二頻率鎖定單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)，其特征在于:所述第一頻率鎖定單元以及第二頻率鎖定單元均是由壓電陶瓷或聲光調(diào)制器所形成的頻率鎖定單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5或6所述的激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)，其特征在于:所述第一激光系統(tǒng)以及第二激光系統(tǒng)均是光頻梳系統(tǒng)或激光產(chǎn)生系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)，其特征在于:所述第一激光系統(tǒng)以及第二激光系統(tǒng)均是光頻梳系統(tǒng)時(shí)，所述光頻梳系統(tǒng)包括固體光頻梳系統(tǒng)、光纖光頻梳系統(tǒng)、片上集成光頻梳系統(tǒng)、微腔的光頻梳系統(tǒng)以及由穩(wěn)頻方式所產(chǎn)生光頻梳的系統(tǒng)；所述光頻梳系統(tǒng)是光纖光頻梳系統(tǒng)時(shí)，所述光纖光頻梳系統(tǒng)包括保偏光纖光頻梳系統(tǒng)、非保偏光纖光頻梳系統(tǒng)以及不同波段的光纖光頻梳系統(tǒng)；所述第一激光系統(tǒng)以及第二激光系統(tǒng)均是激光產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)，所述激光產(chǎn)生系統(tǒng)是以鎖模方式產(chǎn)生的光脈沖激光產(chǎn)生系統(tǒng)、增益開關(guān)激光產(chǎn)生系統(tǒng)、調(diào)制產(chǎn)生的激光產(chǎn)生系統(tǒng)或準(zhǔn)連續(xù)激光產(chǎn)生系統(tǒng)；所述激光產(chǎn)生系統(tǒng)是以鎖模方式產(chǎn)生的光脈沖激光產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)，所述激光產(chǎn)生系統(tǒng)是主動(dòng)鎖模方式產(chǎn)生的光脈沖激光產(chǎn)生系統(tǒng)或被動(dòng)鎖模方式產(chǎn)生的光脈沖激光產(chǎn)生系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)，其特征在于:所述標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)產(chǎn)生單元包括原子鐘以及頻率綜合器；所述頻率綜合器的數(shù)量與主頻率信號(hào)發(fā)生單元和次頻率信號(hào)發(fā)生單元的數(shù)量和相同；所述原子鐘分別通過頻率綜合器與主頻率信號(hào)發(fā)生單元以及次頻率信號(hào)發(fā)生單元相連。
10.一種基于如權(quán)利要求9所述的激光系統(tǒng)頻率同步系統(tǒng)的頻率同步方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: 1)由第一激光系統(tǒng)以及第二激光系統(tǒng)分別輸出含有重復(fù)頻率frl的光信號(hào)以及含有重復(fù)頻率fr2的光信號(hào)； 2)使含有重復(fù)頻率frl的光信號(hào)以及含有重復(fù)頻率fr2的光信號(hào)分別經(jīng)過第一光電探測器以及第二光電探測器，將重復(fù)頻率frl光信號(hào)以及含有重復(fù)頻率fr2的光信號(hào)分別轉(zhuǎn)換成第一電信號(hào)以及第二電信號(hào)； 3)第一電信號(hào)依次經(jīng)第一濾波器、第一電放大器以及功分器后的電信號(hào)分為兩路，其中一路與來自原子鐘經(jīng)第一頻率綜合器變頻的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)在第一電混頻器上進(jìn)行混頻，獲得的誤差信號(hào)經(jīng)第一伺服器反饋給第一光頻梳系統(tǒng)的頻率鎖定單元；另一路注入次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器； 4)第二電信號(hào)依次經(jīng)過第二濾波器以及第二電放大器后與來自第一電信號(hào)經(jīng)功分器后的電信號(hào)一同注入次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器進(jìn)行混頻，得到誤差電信號(hào)，所述次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器產(chǎn)生的誤差電信號(hào)包含第一激光系統(tǒng)頻率變化信息以及第二激光系統(tǒng)頻率變化信息； 5)將步驟4)中由次頻率信號(hào)發(fā)生單元第一電混頻器所產(chǎn)生的誤差信號(hào)與來自原子鐘經(jīng)第二頻率綜合器變頻的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)在次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器上進(jìn)行混頻，獲得由次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器產(chǎn)生的誤差信號(hào)；將由次頻率信號(hào)發(fā)生單元第二電混頻器產(chǎn)生的誤差信號(hào)經(jīng)第二伺服器反饋給第二激光系統(tǒng)的頻率鎖定單元。
【文檔編號(hào)】H01S3/10GK104283100SQ201410503285
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】劉元山, 王屹山, 馮野, 徐昕, 胡曉鴻, 張偉, 楊直, 李飛濤, 王向林, 趙衛(wèi) 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所