[发明专利]基于直接数字式频率合成器的光学锁相环装置和锁相方法

摘要

一种基于直接数字式频率合成器的光学锁相环装置和锁相方法，装置包括：90度光学桥接器、平衡探测器、混频器、可编程逻辑门阵列、数模转换器、模数转换器、直接数字式频率合成器、带通微波放大器、窄线宽可调谐激光器、光学强度调制器、光纤光栅滤波器、光纤分束器和光纤放大器。软件利用线性扫频和傅里叶变换实现锁相环的初始进入，采用PID算法实现光学锁相环的相位精确控制。该装置不需要辅助锁相捕获电路，可以实现光学锁相环的高精度相位锁定和大范围的频移补偿。使用DDS取代压控振荡器，实现电压到相位的直接转换，改善环路相位余量，提高控制带宽进而提高光学锁相环的锁相性能。本发明可以快速实现光学锁相和激光相干通信信号解调。

主权项

一种基于直接数字式频率合成器的光学锁相环装置，特征在于其构成包括：90度光学桥接器(1)、第一平衡探测器(2)、第二平衡探测器(3)、混频器(4)、第一模数转换器(5)、串并转换芯片(6)、FPGA(7)、DDS(8)、带通微波放大器(9)、光学强度调制器(10)、光纤光栅滤波器(11)、光纤分束器(12)、光纤放大器(13)、第一数模转换器(14)、窄线宽可调谐激光器(15)、光纤滤波器监控模块(16)、第二模数转换器(17)和第二数模转换器(18)；所述的90度光学桥接器(1)的0度和180度输出端口分别与所述的第一平衡探测器(2)的两个输入端口相连，90度光学桥接器(1)的90度和270度输出端口分别与所述的第二平衡探测器(3)的两个输入端口相连，所述的第一平衡探测器(2)的第一输出端口经串并转换芯片(6)与所述的FPGA(7)的第三输入管脚相连，所述的第一平衡探测器(2)的第二输出端口和第二平衡探测器的(3)的输出端口分别与混频器(4)的两个输入端口相连，该混频器(4)的输出端口与第一模数转换器(5)输入端口相连，该第一模数转换器(5)与FPGA(7)的第一输入管脚相连，该FPGA(7)的第一输出管脚与DDS(8)的输入端相连，该DDS(8)的输出端与带通微波放大器(9)的输入端相连，该带通微波放大器(9)的输出端与光学强度调制器(10)的调制端相连，该光学强度调制器(10)的光学输入端与窄线宽可调谐激光器(15)输出端相连，该光学强度调制器(10)的光学输出端与光纤光栅滤波器(11)的光学输入端相连，该光纤光栅滤波器(11)的输出端与1:9光纤分束器(12)的输入端相连，其中1:9光纤分束器(12)的90％输出端接光纤放大器(13)的输入端，1:9光纤分束器(12)的10％输出端与光纤滤波器监控模块(16)的输入端相连，所述的光纤放大器(13)的输出端与所述的90度光学桥接器(1)的本振光输入端口相连，所述的光纤滤波器监控模块(16)的输出端与第二模数转换器(17)的输入端相连，该第二模数转换器(17)的输出端与FPGA(7)的第二输入管脚相连，该FPGA(7)的第三输出管脚与第二数模转换器(18)的输入端相连，该第二数模转换器(18)的输出端与光纤光栅滤波器(11)控制端口相连，第一数模转换器(14)的输入端与FPGA(7)的第二输出管脚相连，第一数模转换器(14)的输出端与所述的窄线宽可调谐激光器(15)的频率控制端相连，FPGA(7)的第四输出管脚(19)与下一级通信设备输入接口相连。