双调制深度大线性动态范围自适应PDH稳频方法

作者：严利平; 张哲伟; 谢建东; 楼盈天; 陈本永^*

来源：光学学报, 2023, 43(19): 123-134.

• Pound-Drever-Hall稳频
• 线性动态范围
• 法布里-珀罗腔
• 相位匹配
• 数字正交解调

针对Pound-Drever-Hall(PDH)技术存在的线性动态范围窄、抗干扰能力弱的问题，提出一种基于双调制深度+双误差信号的PDH稳频方法。首先采用数字正交解调技术精确提取干涉信号相位以实现本振信号相位和干涉信号相位的自动匹配；然后利用透射功率信号Ptran和传统误差信号SPDH构建一个新误差信号Spre，以扩大PDH稳频系统的线性动态范围；接着，采用大调制深度对应的新误差信号Spre实现快速捕获和预锁定；最后，采用小调制深度对应的误差信号SPDH实现精确锁定。锁定后，可根据Ptran幅值变化自动切换调制深度和误差信号，实现大线性动态范围和高灵敏度的PDH稳频。研制了基于现场可编辑逻辑门阵列(FPGA)的稳频控制系统，对法布里-珀罗腔进行了锁定测试。实验结果表明，双调制深度+双误差信号的自适应锁定机制可极大地提高锁定系统的抗干扰能力，且锁定精度高，3小时腔长相对稳定度达5.72×10-9，所提方法可以广泛应用于激光频率/谐振腔锁定等领域。

• 单位
  浙江理工大学