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實(shí)驗名稱(chēng)：鎖相環(huán)穩定重復頻率的系統分析 實(shí)驗內容：針對重復頻率的漂移，引入兩套鎖相環(huán)系統反饋控制兩個(gè)激光器的重復頻率，將其鎖定在同一個(gè)穩定的時(shí)鐘源上。本章主要闡述了經(jīng)典鎖相環(huán)的原理，穩定重復頻率的鎖相環(huán)理論和關(guān)鍵器件，以及結果分析。 測試設備：高壓放大器、光電探測器、低通濾波器、比例積分控制器、PZT等。 圖1：穩定重復頻率的鎖相環(huán)系統結構圖 實(shí)驗過(guò)程：系統結構圖如圖1所示，從NPR鎖模光纖激光器耦合出一部分光進(jìn)入光電探測器，其帶寬為5GHz，將光信號轉化為電信號，同時(shí)提取出重復頻率。該電信號隔直流（DCBlock）之后與一個(gè)穩定的時(shí)鐘源輸出的射頻信號同時(shí)進(jìn)入混頻器，即鑒相器，重復頻率與時(shí)鐘源輸出的射頻信號混頻，得到差頻信號與和頻信號，差頻信號是所需要的誤差信號，經(jīng)過(guò)低通濾波器（LPF）濾除和頻信號，差頻信號進(jìn)入比例積分（PI）控制器，這里L(fēng)PF和PI控制器共同組成鎖相環(huán)的環(huán)路濾波器，PI控制器輸出后的誤差電壓信號其范圍為–10V~+10V，不足以驅動(dòng)壓電陶瓷（PZT），先進(jìn)入高壓放大器（HVAMP）放大十倍后施加給PZT，不同的電壓值引起PZT的伸縮量不同，基本呈現線(xiàn)性關(guān)系。PZT在光纖形成的激光器腔中無(wú)法直接改變腔長(cháng)，借助平移臺，PZT驅動(dòng)平移臺移動(dòng)，并且將光纖腔繞在平移臺上，從而實(shí)現PZT的伸縮引起腔長(cháng)的變化來(lái)調節激光器重復頻率，形成了重復頻率跟蹤時(shí)鐘源射頻信號的閉環(huán)電路。當激光器的重復頻率和時(shí)鐘源的參考頻率一致時(shí)，誤差電壓變?yōu)橐粋�(gè)直流量，PZT狀態(tài)穩定，激光器的重復頻率穩定在時(shí)鐘源的參考頻率上。一旦外界環(huán)境對激光器腔出現干擾，打破穩定狀態(tài)，誤差電壓信號出現抖動(dòng)反饋再次起作用，調節腔長(cháng)使得重復頻率快速恢復穩定。當建立一套穩定第一個(gè)鎖模激光器重復頻率的鎖相環(huán)系統之后，重復整個(gè)鎖相環(huán)系統鎖定第二個(gè)鎖模激光器的重復頻率，并且其使用的參考頻率是由同一個(gè)時(shí)鐘源產(chǎn)生，保證了兩個(gè)激光器其重復頻率之間的相對穩定性。 實(shí)驗結果： 圖2：鎖相環(huán)中間鏈路各點(diǎn)時(shí)域波形 成功搭建鎖相環(huán)之后，對鎖相環(huán)的中間鏈路點(diǎn)進(jìn)行了測試。圖2(a)表示了重復頻率與時(shí)鐘源的參考頻率混頻后的誤差電壓信號，從圖中可以看到包絡(luò )下仍有振蕩紋，說(shuō)明既有差頻信號，也包含了和頻信號。圖2(b)表示誤差電壓信號經(jīng)過(guò)低通濾波器后的波形，濾取出了差頻。圖2(c)表示了經(jīng)過(guò)PI控制器的作用后的誤差電壓信號，圖2(d)表示達到穩定狀態(tài)后的誤差電壓信號變?yōu)橹绷鳌?br />
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