【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锁相环，具体涉及一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路，还涉及一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路的应用，适用于抑制光纤中产生的相位噪声。
技术介绍
1、原子光频标中，利用超窄线宽的钟激光对冷原子系统进行探测以及利用飞秒光学频率梳对钟激光频率的测量都离不开光纤传输。在上述过程中，通常期望光纤传输不引入附加的相位噪声，从而不对钟跃迁谱线的探测和钟激光的频率测量造成影响。
2、光纤在使用过程中，机械拉伸、温度起伏以及压力变化等会导致其长度、折射率发生改变。钟激光在光纤传输过程中，其相位会发生随机变化，从而导致激光的线宽增宽，对于高精度的光频标，这个增宽是不能忽略的，因此，必须对光纤传输引入的噪声进行抑制。
3、实验中进行光纤噪声抑制的一般方案是：将光电探测器pd输出的拍频信号与一个稳定的参考信号(参考到氢钟)进行混频，经低通滤波后得到误差信号，再将误差信号输入pid伺服控制器产生控制信号以改变压控振荡器vco的输出频率，最终控制声光调制器aom移频，实现拍频信号与参考信号的频率锁定。这种技术方案主要存在以下缺点：(1)锁定范围较小，只有当拍频信号与参考信号频率非常接近时才能建立锁定，锁定建立的条件比较苛刻；(2)脱锁后无法自动建立重锁，必须人工介入，抗干扰能力差；(3)使用的器件和设备较多，整体功耗大，不利于电路系统的小型化和集成化。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路，还提供一种用于光纤噪
2、本专利技术的上述目的通过以下技术手段来实现：
3、一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路，包括锁相环，所述锁相环包括滤波限幅电路、分频器、鉴频鉴相器、环路滤波器、以及压控振荡器电路，滤波限幅电路的输出端与分频器的输入端连接，分频器的输出端与鉴频鉴相器的输入端连接，鉴频鉴相器的输出端与环路滤波器的输入端连接，环路滤波器的输出端与压控振荡器电路的输入端连接，鉴频鉴相器还包括参考输入端；
4、滤波限幅电路的输入端为锁相环的信号输入端，压控振荡器电路的输出端为锁相环的信号输出端，鉴频鉴相器的参考输入端接入外部参考电压信号。
5、如上所述滤波限幅电路包括带通滤波器和限幅放大器，带通滤波器的输入端为锁相环的信号输入端，带通滤波器的输出端与限幅放大器的输入端连接，限幅放大器的输出端与分频器的输入端连接。
6、如上所述锁相环还包括稳压电路，稳压电路的输入端接入外部电源，稳压电路的输出端与滤波限幅电路、分频器、鉴频鉴相器、环路滤波器、以及压控振荡器电路的电源端连接。
7、如上所述限幅放大器还包括极性控制端口，限幅放大器的输出端包括正相输出端和反相输出端；分频器的输入端包括正相输入端和反相输入端，分频器的正相输入端与限幅放大器的反相输出端连接，分频器的反相输入端与限幅放大器的正相输出端连接，分频器的输出端包括正相输出端和反相输出端；鉴频鉴相器的输入端包括正相输入端和反相输入端，鉴频鉴相器的正相输入端与分频器的反相输出端连接，鉴频鉴相器的反相输入端与分频器的正相输出端连接，鉴频鉴相器包括nu输出端和nd输出端；环路滤波器的输入端包括正相输入端和反相输入端，环路滤波器的正相输入端与鉴频鉴相器的nu输出端连接，环路滤波器的反相输入端与鉴频鉴相器的nd输出端连接。
8、还包括第一缓冲器和第一led状态指示灯，第一缓冲器的输入端与限幅放大器的los输出端连接，第一缓冲器的los信号输出端与第一led状态指示灯连接。
9、还包括第二缓冲器和第二led状态指示灯，鉴频鉴相器还包括ld信号输出端，鉴频鉴相器的ld信号输出端与第二缓冲器的输入端连接，第二缓冲器的输出端与第二led状态指示灯连接。
10、所述压控振荡器电路包括锁定开关和压控振荡器，锁定开关的输入端与环路滤波器的输出端连接，锁定开关的输出端与压控振荡器的输入端连接，压控振荡器的输出端为压控振荡器电路的输出端。
11、一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路的应用，利用如上所述一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路，包括光纤噪声抑制光路和功率放大器，所述光纤噪声抑制光路包括偏振分光棱镜、光电探测器、法拉第旋光器、声光调制器、光纤、全反镜、以及四分之一波片，入射激光输入到偏振分光棱镜中，偏振分光棱镜将入射光分为信号光和参考光，参考光经过四分之一波片和全反镜后输入到光电探测器中，信号光依次经过法拉第旋光器和声光调制器进入到光纤中，光纤出口端面将信号光反射，反射的信号光再依次经过光纤、声光调制器、法拉第旋光器、以及偏振分光棱镜后输入到光电探测器中，光电探测器将参考光和反射的信号光拍频，光电探测器输出拍频电信号到锁相环的带通滤波器中，最后锁相环的压控振荡器输出调频信号，调频信号经过功率放大器后输入到声光调制器的电信号输入端，声光调制器根据放大后的调频信号对信号光移频，将信号光的频率锁定。
12、如上所述信号光频率锁定为fl+(n/2)*fref，式中，fl为进入偏振分光棱镜前的入射激光的频率，n为分频器的分频系数，*为乘号，fref为外部参考电压信号的频率。
13、本专利技术相对于现有技术，具有以下有益效果：
14、(1)、本专利技术可以满足原子光频标中光纤噪声抑制的现实需求，对光纤传输引入的噪声有很好的抑制效果，可以有效降低光纤噪声引入的激光频率不稳定度。
15、(2)、本专利技术可以实现更大的锁定范围，并且在脱锁后能够实现自动重锁，也有利于实现电路系统的小型化和集成化。
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1.一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路，包括锁相环(9)，其特征在于，所述锁相环(9)包括滤波限幅电路(1)、分频器(2)、鉴频鉴相器(3)、环路滤波器(4)、以及压控振荡器电路(5)，滤波限幅电路(1)的输出端与分频器(2)的输入端连接，分频器(2)的输出端与鉴频鉴相器(3)的输入端连接，鉴频鉴相器(3)的输出端与环路滤波器(4)的输入端连接，环路滤波器(4)的输出端与压控振荡器电路(5)的输入端连接，鉴频鉴相器(3)还包括参考输入端；
2.根据权利要求1所述一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路，其特征在于，所述滤波限幅电路(1)包括带通滤波器和限幅放大器，带通滤波器的输入端为锁相环(9)的信号输入端，带通滤波器的输出端与限幅放大器的输入端连接，限幅放大器的输出端与分频器(2)的输入端连接。
3.根据权利要求2所述一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路，其特征在于，所述锁相环(9)还包括稳压电路(6)，稳压电路(6)的输入端接入外部电源，稳压电路(6)的输出端与滤波限幅电路(1)、分频器(2)、鉴频鉴相器(3)、环路滤波器(4)、以及压控振荡器电路(5)的电源端连接
4.根据权利要求3所述一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路，其特征在于，所述限幅放大器还包括极性控制端口，限幅放大器的输出端包括正相输出端和反相输出端；分频器(2)的输入端包括正相输入端和反相输入端，分频器(2)的正相输入端与限幅放大器的反相输出端连接，分频器(2)的反相输入端与限幅放大器的正相输出端连接，分频器(2)的输出端包括正相输出端和反相输出端；鉴频鉴相器(3)的输入端包括正相输入端和反相输入端，鉴频鉴相器(3)的正相输入端与分频器(2)的反相输出端连接，鉴频鉴相器(3)的反相输入端与分频器(2)的正相输出端连接，鉴频鉴相器(3)包括NU输出端和ND输出端；环路滤波器(4)的输入端包括正相输入端和反相输入端，环路滤波器(4)的正相输入端与鉴频鉴相器(3)的NU输出端连接，环路滤波器(4)的反相输入端与鉴频鉴相器(3)的ND输出端连接。
5.根据权利要求4所述一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路，其特征在于，还包括第一缓冲器和第一LED状态指示灯，第一缓冲器的输入端与限幅放大器的LOS输出端连接，第一缓冲器的LOS信号输出端与第一LED状态指示灯连接。
6.根据权利要求5所述一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路，其特征在于，还包括第二缓冲器和第二LED状态指示灯，鉴频鉴相器(3)还包括LD信号输出端，鉴频鉴相器(3)的LD信号输出端与第二缓冲器的输入端连接，第二缓冲器的输出端与第二LED状态指示灯连接。
7.根据权利要求6所述一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路，其特征在于，所述压控振荡器电路(5)包括锁定开关和压控振荡器，锁定开关的输入端与环路滤波器(4)的输出端连接，锁定开关的输出端与压控振荡器的输入端连接，压控振荡器的输出端为压控振荡器电路(5)的输出端。
8.一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路的应用，利用权利要求7所述一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路，其特征在于，包括光纤噪声抑制光路(7)和功率放大器(8)，所述光纤噪声抑制光路(7)包括偏振分光棱镜、光电探测器、法拉第旋光器、声光调制器、光纤、全反镜、以及四分之一波片，入射激光输入到偏振分光棱镜中，偏振分光棱镜将入射光分为信号光和参考光，参考光经过四分之一波片和全反镜后输入到光电探测器中，信号光依次经过法拉第旋光器和声光调制器进入到光纤中，光纤出口端面将信号光反射，反射的信号光再依次经过光纤、声光调制器、法拉第旋光器、以及偏振分光棱镜后输入到光电探测器中，光电探测器将参考光和反射的信号光拍频，光电探测器输出拍频电信号到锁相环(9)的带通滤波器中，最后锁相环(9)的压控振荡器输出调频信号，调频信号经过功率放大器(8)后输入到声光调制器的电信号输入端，声光调制器根据放大后的调频信号对信号光移频，将信号光的频率锁定。
9.根据权利要求8所述一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路的应用，其特征在于，所述信号光频率锁定为fl+(N/2)*fRef，式中，fl为进入偏振分光棱镜前的入射激光的频率，N为分频器(2)的分频系数，*为乘号，fRef为外部参考电压信号的频率。
...【技术特征摘要】
1.一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路，包括锁相环(9)，其特征在于，所述锁相环(9)包括滤波限幅电路(1)、分频器(2)、鉴频鉴相器(3)、环路滤波器(4)、以及压控振荡器电路(5)，滤波限幅电路(1)的输出端与分频器(2)的输入端连接，分频器(2)的输出端与鉴频鉴相器(3)的输入端连接，鉴频鉴相器(3)的输出端与环路滤波器(4)的输入端连接，环路滤波器(4)的输出端与压控振荡器电路(5)的输入端连接，鉴频鉴相器(3)还包括参考输入端；
2.根据权利要求1所述一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路，其特征在于，所述滤波限幅电路(1)包括带通滤波器和限幅放大器，带通滤波器的输入端为锁相环(9)的信号输入端，带通滤波器的输出端与限幅放大器的输入端连接，限幅放大器的输出端与分频器(2)的输入端连接。
3.根据权利要求2所述一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路，其特征在于，所述锁相环(9)还包括稳压电路(6)，稳压电路(6)的输入端接入外部电源，稳压电路(6)的输出端与滤波限幅电路(1)、分频器(2)、鉴频鉴相器(3)、环路滤波器(4)、以及压控振荡器电路(5)的电源端连接。
4.根据权利要求3所述一种用于光纤噪声抑制的锁相环电路，其特征在于，所述限幅放大器还包括极性控制端口，限幅放大器的输出端包括正相输出端和反相输出端；分频器(2)的输入端包括正相输入端和反相输入端，分频器(2)的正相输入端与限幅放大器的反相输出端连接，分频器(2)的反相输入端与限幅放大器的正相输出端连接，分频器(2)的输出端包括正相输出端和反相输出端；鉴频鉴相器(3)的输入端包括正相输入端和反相输入端，鉴频鉴相器(3)的正相输入端与分频器(2)的反相输出端连接，鉴频鉴相器(3)的反相输入端与分频器(2)的正相输出端连接，鉴频鉴相器(3)包括nu输出端和nd输出端；环路滤波器(4)的输入端包括正相输入端和反相输入端，环路滤波器(4)的正相输入端与鉴频鉴相器(3)的nu输出端连接，环路滤波器(4)的反相输入端与鉴频鉴相器(3)的nd输出端连接。
5.根据权利要求4所述一种用于光纤...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄攀，朱强，熊转贤，王兵，熊德智，贺凌翔，吕宝龙，
申请(专利权)人：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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