强激光与粒子束
2023, 35(4): 041009
强激光与粒子束
2023, 35(4): 041002
红外与激光工程
2022, 51(4): 20210156
1 山西大学光电研究所,量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西 太原 030006
2 山西大学,极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
本文通过理论计算与数值模拟,提出了不同阶数的高阶模式间相对相位的判定与锁定方法。在像平面对两束光的干涉光斑进行空间取样,计算其干涉光强随相对相位的变化,并在此基础上提出了判定与锁定两束不同阶厄米高斯光束HGmn以及不同阶拉盖尔高斯光束LGpl相对位相的方案,并对厄米高斯光束相位判定与锁定进行了实验验证。
相位锁定 高阶横模 干涉仪 4F成像 phase locking high-order mode interferometer 4F imaging
清华大学 机械工程系 摩擦学国家重点实验室&精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室, 北京 100084
扫描干涉光刻机移相锁定是实现大面积高精度全息光栅曝光拼接的关键之一。为了实现大面积高精度全息光栅高精度曝光拼接, 针对扫描干涉光刻机步进扫描拼接轨迹, 重点开展了移相锁定系统的研究。在零差移频式相位锁定分系统和外差利特罗式光栅位移测量干涉仪的基础上, 阐述了扫描干涉光刻机的新型移相锁定系统原理。针对新型的移相锁定系统原理, 构建了移相锁定控制系统实验装置。最后, 基于移相锁定控制实验装置, 针对移相锁定定位性能, 开展了移相锁定定位控制实验以及影响控制精度的因素分析, 实现了±3.27 nm (3σ, Λ=251 nm)的定位控制精度; 针对移相跟踪控制性能, 在移相跟踪控制精度实验分析的基础上, 利用陷阱滤波&PID控制实现了±4.17 nm(3σ, Λ=251 nm)的跟踪控制精度。
扫描干涉光刻 零差移频式相位锁定 外差利特罗光栅干涉仪 移相锁定控制 陷阱滤波 Scanning Beam Interference Lithography (SBIL) homodyne frequency-shifting phase locking heterodyne Littrow grating interferometer phase-shifting locking notch filter
1 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院大学, 北京 100049
低相位噪声、高频率稳定度的10 MHz氢钟信号(HCS)是精密测量物理实验中 不可缺少的微波频率基准。HCS在经过一定距离的传输后,由于受到周围电磁噪声和振动的干扰,其相位噪声和短期 频率稳定度会恶化。介绍了一种过滤HCS传输后的末端噪声的方案,用于改善HCS的相位噪声和短期稳定度。 该方案基于将恒温高稳晶振(OCXO)相位锁定到HCS上,使氢钟1 s内的相位噪声和频率稳定度由OCXO决定, 而长期稳定度跟随HCS。经过该过滤方案后, HCS的功率从-4.4 dBm放大到5 dBm, 末端相位噪声本底 降低约10 dB, 且消除了所有高于1 Hz的干扰。该系统可在不对实验室氢钟及其信号传输网络做改动的 情况下,有效提高HCS 频率的纯度,进而提高精密测量实验的精度。
精密测量 末端噪声过滤 相位锁定 氢钟信号 频率稳定性 相位噪声 恒温高稳晶振 precision measurement terminal noise filtering phase locking hydrogen clock signal frequency stability phase noise oven-controlled crystal oscillator
1 西安工程大学电子信息学院, 陕西 西安 710048
2 北京大学信息科学技术学院, 北京 100871
利用功率反馈排除晶格阱深波动导致的不稳定性后,主要研究了激光在空间或介质中传输的相位波动对晶格中超冷原子对比度的影响。通过晃动光晶格,人为引入可控相位噪声来测量其对原子对比度的影响,发现不同强度的相位噪声对实验结果的影响显著不同。但是小强度的相位噪声对超冷原子干涉对比度的影响并不明显,目前干涉对比度的测量精度并不能完全反映出激光相位对冷原子系统相干性的影响,说明这种空间构型光晶格在捕获超冷原子方面具有较高的稳健性。所提出的激光相位锁定技术可以有效减少晶格系统中的相位噪声,为未来空间构型光晶格中更精密的测量提供了基础。
激光器 光晶格 空间构型 玻色-爱因斯坦凝聚 对比度 锁相环 相位锁定
上海交通大学 微纳电子学系 微米/纳米加工技术国家级重点实验室 北斗导航与位置服务上海市重点实验室, 上海 200240
压电式微固体模态陀螺振子通过交变电压激振、传感电极感应出电荷。当激励电压频率为某阶振动模态谐振频率时, 感应电荷达到最大值。设计了谐振频率自动跟踪电路, 使陀螺稳定工作在谐振模态。使用现场可编程门阵列(FPGA)控制直接数字频率合成器(DDS)产生频率精确可调的激励电压, 驱动陀螺振子振动。检测谐振点对应的激励电压和感应信号间的相位差, 作为反馈信号调节激励电压频率。实验结果表明, 当相位差锁定区域处在98.48°~100.27°时, 振子感应电极输出信号最大, 振子处于谐振状态, 实现了振子谐振频率的跟踪锁定。该系统可用于以谐振器为核心器件的振子工作模态锁定与跟踪。
压电振子 相位锁定 频率跟踪 现场可编程门阵列 直接数字频率合成器 piezoelectric gyroscope phase locking frequency tracking FPGA DDS
1 北京航空航天大学 惯性技术重点实验室, 北京 100191
2 北京航空航天大学 精密光机电一体化教育部重点实验室, 北京 100191
设计了用于谐振式光纤陀螺系统中两个半导体激光器相对频率噪声抑制的全光纤光路外差式光学锁相环, 建立并分析了陀螺精度需求和外差式光学锁相环关键参数的关系, 同时对外差式光学锁相环全数字反馈控制环路进行了设计和仿真.通过实验对设计的系统进行性能验证.结果表明两个主从激光器的中心频率实现了参考频率源频率的锁定, 且拍频激光中心频率相对于光纤环形谐振腔谐振频率偏离幅值减小了15 dB.
谐振式光学陀螺 光纤光学陀螺 光学锁相环 相位锁定 全光纤 光纤光学 Resonator optic gyros Fiber optic gyro Optical phase locked loops Phase-locking All fiber Fiber optics
1 中国科学院半导体 材料科学重点实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 101408
量子级联激光器具有效率高、体积小、功耗低、波长可大范围选取的特点, 已经被广泛应用于定向红外对抗系统、自由空间光通信和痕量气体传感等领域。回顾了量子级联激光器近20年的进展。首先总结了量子级联激光器的总体发展历程和发光原理; 接着介绍了主要用于定向红外对抗的大功率量子级联激光器的几种典型有源区结构设计, 然后讨论了气体传感用的单模分布反馈量子级联激光器; 接着又论述了单片集成高亮度量子级联激光器相干阵列的研究情况; 此外, 还介绍了自由空间通信用的量子级联激光器的发展情况; 最后, 描述了近些年才出现中红外量子级联激光器光频梳的研究进展。
量子级联激光器 定向红外对抗 自由空间通信 相位锁定阵列 光频梳 quantum cascade laser directed infrared countermeasure free space optical communication phase locked arrays frequency comb 红外与激光工程
2018, 47(10): 1003001