頻率鎖定

雷射頻率穩定作為頻率標準、原子分子物理、痕量氣體檢測等套用中的關鍵技術成為多年來研究的一個熱點。該技術可以是絕對頻率鎖定，即將雷射頻率鎖定到某條氣體吸收線，也可以是相對頻率鎖定，即將雷射鎖定到諧振腔的腔模。

中文名稱	頻率鎖定
英文名稱	frequency lock
定　　義	使射頻設備的工作頻率與給定頻率保持一致的過程。
套用學科	通信科技（一級學科），移動通信（二級學科）

基本介紹

• 中文名：頻率鎖定
• 外文名：frequency lock
• 套用科學：通信科技

含義

穩定雷射頻率的方法有兩種:一種是被動穩定，即通過降低環境振動、減小雷射腔內空氣流動、對環境溫度進行控制等將雷射頻率控制在一定的範圍;另一種是主動穩定，這就是通常意義上的基於誤差信號反饋的頻率鎖定技術。

雷射頻率

頻率鎖定主要有三部分:雷射相對於參考頻率的誤差信號、雷射頻率控制器件以及比例積分微分(PID)控制電路，而誤差信號的產生是頻率鎖定的核心之一。經過頻率鎖定後，雷射的中心頻率被絕對或者相對穩定到某一參考頻率處，同時雷射的線寬也能被有效地壓窄。因此如何產生一種穩定、信噪比高的誤差信號就成為頻率鎖定的研究目標。通常作為雷射頻率鎖定參考的可以是幾兆赫茲的原子飽和吸收線、幾百兆赫茲的原子吸收線以及腔模寬度在千赫茲到兆赫茲的光學腔。

可以獲得雷射到腔模參考誤差信號的方法主要有:Pound-Drever-Hall ( PDH)技術、Hansclh-Couillaud(HC)技術、低頻調製技術、空間模干涉技術、邊模偏頻鎖定技術等。其中PDH技術相對於其他技術由於採用了頻率調製(FM)技術而使得誤差信號信噪比更高，可以獲得更大頻寬的頻率鎖定。其基本原理是雷射被電光調製器(EOM)調製後入射到光學腔，腔反射光由環形器提取後被高速探測器探測，獲得的光強信號與經過移相後的調製信號進行混頻，通過調節相位獲得色散信號即可作為誤差信號來實現頻率鎖定。