[实用新型]一种用于DFB激光器饱和吸收稳频的锁定系统

权利要求书

1.一种用于DFB激光器饱和吸收稳频的锁定系统，包括精密控温模块和锁定环路；其中：

精密控温模块包括依次相连接的热敏电阻、线性测温电桥、差分放大电路、比例积分微分补偿网络、脉宽调制控制器、半导体制冷器驱动电路和半导体制冷器；

精密控温模块用于实现激光器温度稳定；其中，热敏电阻作为温度传感器，实时反映DFB激光器当前温度；线性测温电桥用于检测当前激光器的温度和预设目标温度；差分放大电路用于将当前温度和目标温度的差值进行放大得到误差信号；比例积分微分补偿网络将该误差信号转化为脉宽调制控制器的控制信；脉宽调制控制器和半导体制冷器驱动电路用于实现半导体制冷器的脉宽调制驱动；半导体制冷器用于实现激光器的加热和制冷，起到温度补偿作用；

锁定环路包括电流源、DFB激光器、饱和吸收光路、光电探测器、带通滤波放大器、相敏解调模块、移相模块、三角波发生模块、方波和正弦波发生模块、比例积分电路和加法器；其中，所述电流源与DFB激光器相连；所述DFB激光器与饱和吸收光路相连；所述饱和吸收光路与光电探测器相连；所述光电探测器与带通滤波放大器相连；所述带通滤波放大器与相敏解调模块相连；所述方波和正弦波发生模块的方波输出通道与相敏解调模块相连；所述相敏解调模块与比例积分电路相连；所述方波和正弦波发生模块的正弦波输出通道与移相模块相连；所述比例积分电路、所述移相模块、所述三角波发生模块分别通过开关与所述加法器相连；所述加法器与电流源相连；形成锁定环路；

锁定环路用于实现将激光器频率锁定在饱和吸收谱峰上；其中，电流源用于控制DFB激光器的波长，对波长进行电路调谐；DFB激光器的激光进入到饱和吸收光路，产生饱和吸收谱，再通过光电探测器将光信号转变为电信号；电信号通过带通滤波放大器，完成信号的带通滤波和放大，得到正弦调制响应信号作为相敏解调的输入；方波和正弦波发生模块产生两路同频同相的信号，一路方波和一路正弦波；通过将方波和带通滤波放大器后信号一起输入到相敏解调模块，得到包含激光器频率偏移信息的误差信号；误差信号经比例积分电路转化为激光器电流的控制信号；方波和正弦波发生模块的另一路与方波同频同相的正弦波用于引入对激光频率的小调制；移相模块用于实现对光路和电路的相位延迟的补偿，使得方波和带通滤波放大后的信号的相位相同或相反，以实现更高的鉴频灵敏度；三角波发生器用于产生扫描信号，扫描信号用于对激光器实现频率扫描，得到饱和吸收谱线；比例积分电路、移相模块、三角波发生模块的输出经过开关输入到加法器中，完成加法运算；再将加法器的输出作用于电流源，实现对电流源的控制，通过调整电流源的电流完成对DFB激光器频率的锁定，保证激光器处于稳频状态。

2.如权利要求1所述用于DFB激光器饱和吸收稳频的锁定系统，其特征是，精密控温模块中，热敏电阻和半导体制冷器为DFB激光器自带。

3.如权利要求1所述用于DFB激光器饱和吸收稳频的锁定系统，其特征是，精密控温模块中，差分放大电路、脉宽调制控制器和半导体制冷器驱动电路采用MAX1978芯片中的组成模块。

4.如权利要求1所述用于DFB激光器饱和吸收稳频的锁定系统，其特征是，精密控温模块中，在所述线性测温电桥用于测当前温度的一侧采用恒流源，使得电桥输出电压变化与热敏电阻阻值变化呈正比，便于测量。

5.如权利要求1所述用于DFB激光器饱和吸收稳频的锁定系统，其特征是，锁定环路还包括多个开关；所述比例积分电路经过第一开关与加法器相连；所述移相模块经过第二开关相连与加法器相连；所述三角波发生模块经过第三开关与加法器相连。

6.如权利要求1所述用于DFB激光器饱和吸收稳频的锁定系统，其特征是，锁定环路中，三角波发生模块采用芯片XR2206实现。

7.如权利要求1所述用于DFB激光器饱和吸收稳频的锁定系统，其特征是，锁定环路中，方波和正弦波发生模块采用芯片ICL8038实现。

8.如权利要求1所述用于DFB激光器饱和吸收稳频的锁定系统，其特征是，锁定环路中，相敏解调模块采用芯片AD630实现。