一种适用于激光频率锁定的锁相放大器制造技术

本发明专利技术涉及激光频率锁定技术，具体是一种适用于激光频率锁定的锁相放大器。解决了现有商用锁相放大器工作频率范围或最佳工作频率区间不一定包含误差信号的调制频率、无法实现相移及增益的连续调节、无法实现被监视误差信号的独立调节、造价高的问题。一种适用于激光频率锁定的锁相放大器包括第一BNC接头、第一电阻、第一LC滤波电路、第二LC滤波电路、第一同相放大电路、第一RC滤波电路、混频器、第二BNC接头、隔离电路、移相电路、第一反相放大电路、第十七电阻、第三BNC接头、第二反相放大电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路、第二同相放大电路、第二十六电阻、第四BNC接头、偏置放大电路、第三十一电阻、第五BNC接头。本发明专利技术适用于激光频率锁定。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于激光频率锁定的锁相放大器
本专利技术涉及激光频率锁定技术，具体是一种适用于激光频率锁定的锁相放大器。
技术介绍
随着激光技术的不断发展和革新，激光已被广泛应用于工业、医疗、军事、精密测量和通讯等方面。在实际应用中，为了克服环境温度、外界机械振动等因素对激光频率的影响，往往将激光频率锁定到原子、分子或F-P腔的共振跃迁频率。但是，在锁定激光频率之前，需要利用锁相放大器对含有原子、分子或F-P腔共振跃迁频率的吸收信号进行调制与解调，以此输出用于锁定激光频率的误差信号。在现有技术条件下，商用锁相放大器由于自身结构所限，普遍存在如下问题：其一，现有商用锁相放大器的工作频率范围或最佳工作频率区间不一定包含误差信号的调制频率，因此其往往不满足使用要求。其二，现有商用锁相放大器（例如美国SRS锁相放大器）通过按键实现相移及增益的离散调节，而无法实现相移及增益的连续调节，由此导致输出的误差信号无法很好地匹配激光器。其三，现有商用锁相放大器无法实现被监视误差信号的独立调节，由此无法实现被监视误差信号的优化。其四，现有商用锁相放大器的造价相对较高。基于此，有必要专利技术一种适用于激光频率锁定的锁相放大器，以解决现有商用锁相放大器工作频率范围或最佳工作频率区间不一定包含误差信号的调制频率、无法实现相移及增益的连续调节、无法实现被监视误差信号的独立调节、造价高的问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有商用锁相放大器工作频率范围或最佳工作频率区间不一定包含误差信号的调制频率、无法实现相移及增益的连续调节、无法实现被监视误差信号的独立调节、造价高的问题，提供了一种适用于激光频率锁定的锁相放大器。本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种适用于激光频率锁定的锁相放大器，包括第一BNC接头、第一电阻、第一LC滤波电路、第二LC滤波电路、第一同相放大电路、第一RC滤波电路、混频器、第二BNC接头、隔离电路、移相电路、第一反相放大电路、第十七电阻、第三BNC接头、第二反相放大电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路、第二同相放大电路、第二十六电阻、第四BNC接头、偏置放大电路、第三十一电阻、第五BNC接头；所述第一LC滤波电路包括第一电感、第一电容；所述第二LC滤波电路包括第二电容、第二电感；所述第一同相放大电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一运放；所述第一RC滤波电路包括第五电阻、第三电容；所述隔离电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二运放；所述移相电路包括第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第四电容、第三运放；所述第一反相放大电路包括第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第五电容、第四运放；所述第二反相放大电路包括第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第五运放；所述第二RC滤波电路包括第六电容、第二十一电阻；所述第三RC滤波电路包括第二十二电阻、第七电容；所述第二同相放大电路包括第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第六运放；所述偏置放大电路包括第二十七电阻、第二十八电阻、第二十九电阻、第三十电阻、第八电容、第七运放；第四电阻、第十二电阻、第十四电阻、第二十七电阻、第二十九电阻均为可调电阻；其中，第一BNC接头依次通过第一电阻、第一电感、第二电容、第二电阻与第一运放的正输入端连接；第一电容的一端接地，另一端依次通过第二电容、第二电阻与第一运放的正输入端连接；第二电感的一端接地，另一端通过第二电阻与第一运放的正输入端连接；第三电阻的一端接地，另一端与第一运放的负输入端连接；第一运放的输出端一方面依次通过第五电阻、第三电容与混频器的射频端连接，另一方面与第四电阻的滑动端连接；第四电阻的一个固定端与第一运放的正输入端连接；第二BNC接头通过第六电阻与第二运放的负输入端连接；第七电阻的一端接地，另一端与第二运放的负输入端连接；第八电阻的一端接地，另一端与第二运放的正输入端连接；第九电阻的一端接地，另一端与第二运放的正输入端连接；第二运放的输出端一方面通过第十电阻与第三运放的负输入端连接，另一方面通过第十一电阻与第十二电阻的一个固定端连接；第十二电阻的滑动端与第三运放的正输入端连接；第四电容的一端接地，另一端与第三运放的正输入端连接；第三运放的输出端一方面与第十四电阻的一个固定端连接，另一方面通过第十三电阻与第三运放的负输入端连接；第十四电阻的滑动端与第四运放的负输入端连接；第十五电阻的一端接地，另一端与第四运放的正输入端连接；第四运放的输出端一方面通过第十七电阻与第三BNC接头连接，另一方面通过第十六电阻与第四运放的负输入端连接，第三方面通过第五电容与第四运放的负输入端连接；第十八电阻的一端与第二运放的输出端连接，另一端与第五运放的正输入端连接；第十九电阻的一端接地，另一端与第五运放的负输入端连接；第五运放的输出端一方面依次通过第六电容、第二十一电阻与混频器的本振端连接，另一方面通过第二十电阻与第五运放的负输入端连接；混频器的中频端依次通过第二十二电阻、第二十三电阻与第六运放的正输入端连接；第七电容的一端接地，另一端通过第二十三电阻与第六运放的正输入端连接；第二十四电阻的一端接地，另一端与第六运放的负输入端连接；第六运放的输出端一方面通过第二十六电阻与第四BNC接头连接，另一方面通过第二十五电阻与第六运放的负输入端连接，第三方面与第二十七电阻的一个固定端连接；第二十七电阻的滑动端与第七运放的负输入端连接；第二十九电阻的两个固定端分别与+15V电源端和-15V电源端连接；第二十九电阻的滑动端通过第三十电阻与第七运放的正输入端连接；第七运放的输出端一方面通过第三十一电阻与第五BNC接头连接，另一方面通过第二十八电阻与第七运放的负输入端连接，第三方面通过第八电容与第七运放的负输入端连接。所述第一运放、第三运放、第四运放、第五运放、第六运放、第七运放均为AD711型运放；所述第二运放为INA114型运放；所述混频器为SRA-6型混频器。工作时，第二BNC接头与低频信号发生器的输出端连接。第三BNC接头与激光器的电流驱动端连接。第四BNC接头通过PID控制器与激光器的电流反馈端和压电陶瓷反馈端连接。第五BNC接头与示波器的输入端连接。具体工作过程如下：首先，激光器输出的一小部分激光与原子气室作用后产生含有原子共振跃迁频率的饱和吸收光谱信号。饱和吸收光谱信号先依次经第一BNC接头、第一电阻进行输入，再依次经第一LC滤波电路、第二LC滤波电路、第一同相放大电路、第一RC滤波电路进行低通滤波、高通滤波、放大、滤波后传输至混频器的射频端。在此过程中，通过调节第四电阻的阻值，可以连续调节第一同相放大电路的增益。然后，低频信号发生器输出频率范围为3~50kHz的正弦射频信号。正弦射频信号先经第二BNC接头进行输入，再经隔离电路进行隔离后分为两路：第一路作为调制信号，第二路作为解调信号。调制信号先依次经移相电路、第一反相放大电路进行移相、放大，再依次经第十七电阻、第三BNC接头传输至激光器的电流驱动端，由此对饱和吸收光谱信号进行幅度调制。解调信号依本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于激光频率锁定的锁相放大器，其特征在于：包括第一BNC接头（J1）、第一电阻（R1）、第一LC滤波电路、第二LC滤波电路、第一同相放大电路、第一RC滤波电路、混频器（H）、第二BNC接头（J2）、隔离电路、移相电路、第一反相放大电路、第十七电阻（R17）、第三BNC接头（J3）、第二反相放大电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路、第二同相放大电路、第二十六电阻（R26）、第四BNC接头（J4）、偏置放大电路、第三十一电阻（R31）、第五BNC接头（J5）；/n所述第一LC滤波电路包括第一电感（L1）、第一电容（C1）；所述第二LC滤波电路包括第二电容（C2）、第二电感（L2）；所述第一同相放大电路包括第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）、第一运放（U1）；所述第一RC滤波电路包括第五电阻（R5）、第三电容（C3）；/n所述隔离电路包括第六电阻（R6）、第七电阻（R7）、第八电阻（R8）、第九电阻（R9）、第二运放（U2）；所述移相电路包括第十电阻（R10）、第十一电阻（R11）、第十二电阻（R12）、第十三电阻（R13）、第四电容（C4）、第三运放（U3）；所述第一反相放大电路包括第十四电阻（R14）、第十五电阻（R15）、第十六电阻（R16）、第五电容（C5）、第四运放（U4）；/n所述第二反相放大电路包括第十八电阻（R18）、第十九电阻（R19）、第二十电阻（R20）、第五运放（U5）；所述第二RC滤波电路包括第六电容（C6）、第二十一电阻（R21）；/n所述第三RC滤波电路包括第二十二电阻（R22）、第七电容（C7）；所述第二同相放大电路包括第二十三电阻（R23）、第二十四电阻（R24）、第二十五电阻（R25）、第六运放（U6）；所述偏置放大电路包括第二十七电阻（R27）、第二十八电阻（R28）、第二十九电阻（R29）、第三十电阻（R30）、第八电容（C8）、第七运放（U7）；/n第四电阻（R4）、第十二电阻（R12）、第十四电阻（R14）、第二十七电阻（R27）、第二十九电阻（R29）均为可调电阻；/n其中，第一BNC接头（J1）依次通过第一电阻（R1）、第一电感（L1）、第二电容（C2）、第二电阻（R2）与第一运放（U1）的正输入端连接；第一电容（C1）的一端接地，另一端依次通过第二电容（C2）、第二电阻（R2）与第一运放（U1）的正输入端连接；第二电感（L2）的一端接地，另一端通过第二电阻（R2）与第一运放（U1）的正输入端连接；第三电阻（R3）的一端接地，另一端与第一运放（U1）的负输入端连接；第一运放（U1）的输出端一方面依次通过第五电阻（R5）、第三电容（C3）与混频器（H）的射频端连接，另一方面与第四电阻（R4）的滑动端连接；第四电阻（R4）的一个固定端与第一运放（U1）的正输入端连接；/n第二BNC接头（J2）通过第六电阻（R6）与第二运放（U2）的负输入端连接；第七电阻（R7）的一端接地，另一端与第二运放（U2）的负输入端连接；第八电阻（R8）的一端接地，另一端与第二运放（U2）的正输入端连接；第九电阻（R9）的一端接地，另一端与第二运放（U2）的正输入端连接；第二运放（U2）的输出端一方面通过第十电阻（R10）与第三运放（U3）的负输入端连接，另一方面通过第十一电阻（R11）与第十二电阻（R12）的一个固定端连接；第十二电阻（R12）的滑动端与第三运放（U3）的正输入端连接；第四电容（C4）的一端接地，另一端与第三运放（U3）的正输入端连接；第三运放（U3）的输出端一方面与第十四电阻（R14）的一个固定端连接，另一方面通过第十三电阻（R13）与第三运放（U3）的负输入端连接；第十四电阻（R14）的滑动端与第四运放（U4）的负输入端连接；第十五电阻（R15）的一端接地，另一端与第四运放（U4）的正输入端连接；第四运放（U4）的输出端一方面通过第十七电阻（R17）与第三BNC接头（J3）连接，另一方面通过第十六电阻（R16）与第四运放（U4）的负输入端连接，第三方面通过第五电容（C5）与第四运放（U4）的负输入端连接；/n第十八电阻（R18）的一端与第二运放（U2）的输出端连接，另一端与第五运放（U5）的正输入端连接；第十九电阻（R19）的一端接地，另一端与第五运放（U5）的负输入端连接；第五运放（U5）的输出端一方面依次通过第六电容（C6）、第二十一电阻（R21）与混频器（H）的本振端连接，另一方面通过第二十电阻（R20）与第五运放（U5）的负输入端连接；/n混频器（H）的中频端依次通过第二十二电阻（R22）、第二十三电阻（R23）与第六运放（U6）的正输入端连接；第七电容（C7）的一端接地，另一端通过第二十三电阻（R23）与第六运放（U6）的正输入端连接；第二十四电阻（R...

【技术特征摘要】
1.一种适用于激光频率锁定的锁相放大器，其特征在于：包括第一BNC接头（J1）、第一电阻（R1）、第一LC滤波电路、第二LC滤波电路、第一同相放大电路、第一RC滤波电路、混频器（H）、第二BNC接头（J2）、隔离电路、移相电路、第一反相放大电路、第十七电阻（R17）、第三BNC接头（J3）、第二反相放大电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路、第二同相放大电路、第二十六电阻（R26）、第四BNC接头（J4）、偏置放大电路、第三十一电阻（R31）、第五BNC接头（J5）；
所述第一LC滤波电路包括第一电感（L1）、第一电容（C1）；所述第二LC滤波电路包括第二电容（C2）、第二电感（L2）；所述第一同相放大电路包括第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）、第一运放（U1）；所述第一RC滤波电路包括第五电阻（R5）、第三电容（C3）；
所述隔离电路包括第六电阻（R6）、第七电阻（R7）、第八电阻（R8）、第九电阻（R9）、第二运放（U2）；所述移相电路包括第十电阻（R10）、第十一电阻（R11）、第十二电阻（R12）、第十三电阻（R13）、第四电容（C4）、第三运放（U3）；所述第一反相放大电路包括第十四电阻（R14）、第十五电阻（R15）、第十六电阻（R16）、第五电容（C5）、第四运放（U4）；
所述第二反相放大电路包括第十八电阻（R18）、第十九电阻（R19）、第二十电阻（R20）、第五运放（U5）；所述第二RC滤波电路包括第六电容（C6）、第二十一电阻（R21）；
所述第三RC滤波电路包括第二十二电阻（R22）、第七电容（C7）；所述第二同相放大电路包括第二十三电阻（R23）、第二十四电阻（R24）、第二十五电阻（R25）、第六运放（U6）；所述偏置放大电路包括第二十七电阻（R27）、第二十八电阻（R28）、第二十九电阻（R29）、第三十电阻（R30）、第八电容（C8）、第七运放（U7）；
第四电阻（R4）、第十二电阻（R12）、第十四电阻（R14）、第二十七电阻（R27）、第二十九电阻（R29）均为可调电阻；
其中，第一BNC接头（J1）依次通过第一电阻（R1）、第一电感（L1）、第二电容（C2）、第二电阻（R2）与第一运放（U1）的正输入端连接；第一电容（C1）的一端接地，另一端依次通过第二电容（C2）、第二电阻（R2）与第一运放（U1）的正输入端连接；第二电感（L2）的一端接地，另一端通过第二电阻（R2）与第一运放（U1）的正输入端连接；第三电阻（R3）的一端接地，另一端与第一运放（U1）的负输入端连接；第一运放（U1）的输出端一方面依次通过第五电阻（R5）、第三电容（C3）与混频器（H）的射频端连接，另一方面与第四电阻（R4）的滑动端连接；第四电阻（R4）的一个固定端与第一运放（U1）的正输入端连接；
第二BNC接头（J2）通过第六电阻（R6）与第二运放（U2）的负输入端连接；第七电阻（R7）的一端接地，另一端与第二运...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉清，王晓锋，马杰，肖连团，贾锁堂，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14