作者单位
摘要
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所,上海市全固态激光器与应用技术重点实验室,上海 201800
2 华中科技大学 光学与电子信息学院,武汉 430074
分析了多抖动算法的工作原理,通过波动光学原理以2-11路相干合成系统作为数学模型进行仿真模拟,引入了动态噪声模型,以总合成光束的均方根相位误差作为评价函数,分析了不同阵列规模下的相干合成系统中噪声频率以及噪声振幅对系统相位锁定效果的影响,当噪声频率或噪声振幅过大,超出算法补偿相位噪声的能力时,便会锁相失败。证明了增益系数与调制振幅存在一个最优区间且只有处于该区间内时,才能快速完成锁相。引入有效控制带宽概念,用以直观评价多抖动算法的锁相性能,研究表明,有效控制带宽与采样频率、第一路调制频率成正比例,与噪声振幅成反比例,且随着阵列规模增大,有效控制带宽降低。
相干合成 主动相位锁定 多抖动算法 光纤激光 均方根相位误差 coherent beam combination active phase lock multi-frequency dithering fiber laser RMS phase error 
强激光与粒子束
2023, 35(4): 041009
作者单位
摘要
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所,上海市全固态激光器与应用技术重点实验室,上海 201800
2 中国科学院大学,北京 100049
从衍射光学元件的基本原理出发,围绕连续波和脉冲波两大应用领域,综述了国内外基于衍射光学元件实现共孔径相干合成的研究进展。在国内,上海光学精密机械研究所分别实现了连续光和脉冲光的合成,连续光实现了206 W的输出功率,光束质量1.38,合束效率29.6%;脉冲光实现了峰值功率1.02 kW,重复频率2.2 MHz的ns级脉冲相干合成光束,合束效率61%。在国外,连续光方面实现了5 kW量级的合成光输出,合束效率82%;脉冲光方面实现了平均功率150 mW,重复频率100 MHz的fs级脉冲相干合成光束,合束效率83.4%。最后对基于衍射光学元件的激光相干合成技术的未来发展做出了展望,相信在不久的将来,基于衍射光学元件的相干合成技术会不断发展,逐渐突破技术瓶颈,从而为更多的应用领域奠定坚实基础。
激光光学 衍射光学元件 相干合成 光纤激光器 相位锁定 laser optics diffractive optical element coherent beam combining fiber laser phase locking 
强激光与粒子束
2023, 35(4): 041002
作者单位
摘要
1 中国计量大学 计量测试工程学院,浙江 杭州 310018
2 中国计量科学研究院,北京 100013
3 北京理工大学 光电学院,北京 100081
光学锁相环(OPLL)根据其锁定的两束激光间是否存在频差可分为零差光学锁相环和外差光学锁相环。主要介绍了外差光学锁相环的研究进展,它是一种通过鉴频鉴相方式使激光间的频率差保持相对稳定的偏频锁定方法。相较于其他激光偏频锁定方法,光学锁相环具有结构简单、伺服频率带宽大、频率偏置范围宽、锁定准确度高等优势,在原子相干、冷原子系统、相干功率合成以及外差干涉测量等领域都得到了越来越广泛的应用。首先介绍了激光偏频锁定的主要方法及光学锁相环的特点;其次介绍了光学锁相环的基本模型,分析了光学锁相环的误差反馈过程,并按照光学锁相环实现方法的不同详细介绍了其采用的关键技术和研究进展,对近年来光学锁相环在不同领域的应用进展做了简要介绍;最后对该方法的发展路线进行了总结和展望。
光学锁相环 偏频锁定 相位锁定 激光稳频 optical phase-locked loop offset locking optical phase locking laser frequency stabilization 
红外与激光工程
2022, 51(4): 20210156
马其旺 1,2,*李治 1,2孙恒信 1,2刘奎 1,2郜江瑞 1,2
作者单位
摘要
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 
量子光学学报
2020, 26(1): 77
作者单位
摘要
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 
光学 精密工程
2019, 27(8): 1765
作者单位
摘要
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 
量子电子学报
2019, 36(6): 709
作者单位
摘要
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 
光学学报
2019, 39(3): 0314001
作者单位
摘要
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 
半导体光电
2019, 40(2): 171
冯丽爽 1,2,*高晶 1,2焦洪臣 1,2刘宁 1,2[ ... ]杨照华 1,2
作者单位
摘要
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 
光子学报
2019, 48(1): 0106001
赵越 1,2张锦川 1刘传威 1,2王利军 1,2[ ... ]刘峰奇 1,2
作者单位
摘要
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

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