[发明专利]PID模糊控制的自适应激光器功率稳定技术

说明书

本发明公开了PID模糊控制的自适应激光器功率稳定技术，涉及PID技术领域，包括以下步骤：（1）激光通过AOM后产生衍射光；（2）激光进入光电管；（3）进入数字信号处理器（DSP）；（4）加载到压控振荡器（VCO）的调幅端。该PID模糊控制的自适应激光器功率稳定技术，采用嵌入式技术，将模糊控制应用于激光功率稳定，通过反馈AOM的调幅电压改变激光的衍射效率，进而实现激光的功率稳定；与传统的PID相比，加入模糊控制之后，反馈环路从闭合到稳定的过程中不会出现超调所导致的振荡，环路稳定所需要的时间从4.7ms缩短至1.8ms；功率稳定后，激光相对强度噪声的功率谱密度在低频部分得到了很大改善，在1Hz处被压低了22dB，并且在很宽的频率范围内，都低于‑110dBc/Hz。

技术领域

本发明涉及PID技术领域，具体为PID模糊控制的自适应激光器功率稳定技术。

背景技术

激光器广泛应用于科学研究，如量子通信，原子冷却，原子钟，原子干涉仪等。其功率稳定性非常重要，特别是在量子精密测量领域，激光器的功率稳定性直接影响实验测量精度。因此，对激光器实施功率稳定是非常有必要的。比例-积分-微分（PID）控制作为成熟的控制方法，已广泛应用于各种闭环控制系统中，如温度控制，飞行姿态调整控制等。将模拟PID应用于激光功率稳定，其通过模拟电路的方法来实现闭环控制，这种功率稳定方案在实验过程中不允许调整激光的功率，这对于一些需要实时改变激光器光强的实验并不适用。

目前，传统的模拟PID控制环路通常在特定环境下通过调整参数来优化反馈效果，而当外部环境发生变化时，之前的参数并不能达到最优的控制效果，为此，我们提出PID模糊控制的自适应激光器功率稳定技术。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了PID模糊控制的自适应激光器功率稳定技术，解决了上述背景技术中提出的现有目前，传统的模拟PID控制环路通常在特定环境下通过调整参数来优化反馈效果，而当外部环境发生变化时，之前的参数并不能达到最优的控制效果的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现PID模糊控制的自适应激光器功率稳定技术，包括以下步骤：

（1）激光通过AOM后产生衍射光；

（2）激光进入光电管；

（3）进入数字信号处理器（DSP）；

（4）加载到压控振荡器（VCO）的调幅端。

可选的，所述PID模糊控制的自适应激光器功率稳定技术包括以下具体步骤：

（1）激光通过AOM后产生衍射光

调整光阑只允许+1级衍射光通过，再经过分光棱镜（BS）后被分成两束，一束进入光电管（PD），另一束用作后续的物理实验；

（2）激光进入光电管

光信号转换成电压信号，经过模数转换器（AD）转换成数字信号；

（3）进入数字信号处理器（DSP）

然后进入数字信号处理器（DSP），进行运算处理，计算结果通过数模转换器（DA）转换成模拟电压信号后；

（4）加载到压控振荡器（VCO）的调幅端

对AOM的衍射效率进行调节，最终实验功率稳定。

可选的，所述DSP具有高速数据运算能力，能够对激光器的功率变化进行实时反馈，以及DSP中模糊自适应PID的算法，由于增量式PID相较与位置式PID有着占用内存空间小，且不会出现积分饱和过深的问题，采用位置式PID，其离散形式如下：

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