[发明专利]实时主动光学相位锁定系统

说明书

一种实时主动光学相位锁定系统，包括：信号光源；参考光源；频率调制器；等臂干涉仪；偏振光电探测器，用以接收信号光与参考光的干涉信号，并且将光信号转换成电信号；相位检测电路，用以检测信号光和参考光之间的相位差；反馈电路，用于及时将相位差产生的电信号反馈给相位调节器；相位调节器，经过反馈电路调控，对相位进行调节。本发明能够抵抗光源光强抖动、偏振抖动噪声和探测效率噪声，适用多种不同的光源，能普遍用于需要光学相位锁定的场景。

技术领域

本发明涉及光电调控领域，具体涉及一种实时主动光学相位锁定系统，适用于光纤通信，光学量子信息，光电信号处理等领域。

背景技术

相干光通信，量子通信，量子计算中都会涉及到光学相位锁定的问题，而锁相是使被控振荡器的相位受标准信号或外来信号控制的一种技术，用来实现与外来信号相位同步，或跟踪外来信号的频率或相位。锁相是相位锁定的简称，其含义是表示两个信号之间的相位同步。其中最关键的是锁相环的技术，锁相环(phase locked loop)是一种利用相位同步产生的电压，去调节压控振荡器以产生目标相位的负反馈控制系统。这是一种典型的反馈控制电路，利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的相位，实现输出信号相位对输入信号相位的自动跟踪，一般用于闭环跟踪电路。现有的光学相位锁定技术，受光强噪声、偏振噪声和探测效率噪声影响，相位获取并不准确，难于实现主动实时光学相位锁定。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实时主动相位锁定系统，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种实时主动相位锁定系统，包括：

信号光源；

参考光源；

频率调制器；

等臂干涉仪；

偏振光电探测器，用以接收信号光与参考光的干涉信号，并且将光信号转换成电信号；

相位检测电路，用以检测信号光和参考光之间的相位差；

反馈电路，用于及时将相位差产生的电信号反馈给相位调节器；

相位调节器，经过反馈电路调控，对相位进行调节。

其中，所述信号光源包括：连续激光光源，脉冲激光光源，脉冲激光或连续激光泵浦的共线非共线参量下转换晶体光源，脉冲激光或连续激光泵浦的共线非共线参量上转换晶体光源。

其中，所述参考光源包括：连续激光光源或脉冲激光光源。

其中，所述相位锁定系统还包括基准光，所述基准光与参考光来自同一参考光源或相位相互锁定的光源。

其中，所述等臂干涉仪能够分离信号光和参考光，包括：反射镜、平移装置、压电陶瓷和调节器，所述等臂干涉仪的工作过程如下：

光程差调节反射镜，调节反射镜位置的平移装置，微调光程的压电陶瓷驱动的反射镜，微调光程的压电陶瓷驱动光纤拉伸调节器。

其中，所述偏振光电探测器包括偏振控制器、光纤偏振分束器、光电信号转换器，利用所述偏振光电探测器能够只留下干涉的信号光和参量光中相干的部分，去掉不相干的部分。

其中，所述相位检测电路还包括如下功能：

将连续的模拟信号转成离散的数字信号；

微控制器读取相位的变化量，从而获取信号光与参考光之间的相位差。

其中，所述反馈电路还包括如下功能：对电路的信号进行高精度的PID反馈，实时输出电压，控制相位调节器。