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串行总线在激光稳频中的使用

1前言11本课题的研究背景激光由于具有良好的单色性及相干性,被广泛应用于精密激光光谱和精密计量等诸多研究领域。频率稳定度极高的激

1 前语

1.1 本课题的研讨布景
激光因为具有杰出的单色性及相干性,被广泛运用于精细激光光谱和精细计量等许多研讨范畴。频率安稳度极高的激光器已在计量研讨范畴供给长度基准和时刻频率规范。
自在作业的激光器因受到外界振荡、温度崎岖等要素的扰动,导致激光频率随时刻改变,难以满意精细计量等运用上的要求。要使激光频率安稳输出就必须运用激光稳频技能,采纳必定的办法来减小外界扰动所引起的激光频率漂移。
完成激光频率安稳性的进步,一般能够选取一个频率参阅规范,经过激光频率与频率参阅规范进行比较,得到激光频率违背频率参阅规范的差错信号,经过伺服操控体系和履行机构调整激光器的某一参数,使激光频率确定在频率参阅规范上,然后取得频率安稳的激光。
常用的稳频频率参阅规范首要有两类:一类是以原子或分子的跃迁谱线中心频率作为频率参阅规范;另一类以光学谐振腔的共振频率作为频率参阅规范。
在以原子或分子跃迁谱线中心频率作为参阅频率规范办法中,前期有分子饱满吸收稳频,它以分子饱满吸收气体的强吸收峰所对应的频率作为参阅频率规范完成稳频。
跟着激光冷却技能的开展和运用,国际上许多小组在进行冷原子、单离子精细光谱检测和光钟体系的研讨。
因为冷原子的跃迁谱线宽度在Hz或亚HZ量级,因而需求超窄线宽的激光作为勘探光。而选用PDH技能的稳频激光器能得到宽度在Hz或mHz量级的谱线,己成为冷原子精细光谱和光钟研讨中要害的光源。
在以原子或分子跃迁谱线中心频率作为参阅频率规范办法中,前期有分子饱满吸收稳频,它以分子饱满吸收气体的强吸收峰所对应的频率作为参阅频率规范完成稳频。如选用甲烷(CH4)安稳的3.39μmHe-Ne激光器,得到了可与微波频标相比较的频率安稳度。关于分子饱满吸收稳频激光器,挑选抱负的吸收介质至关重要。吸收气体既要满意吸收一谱线与激光增益谱线频率根本重合,还要满意具有比较大的吸收系数、激发态寿数比较长、谱线天然宽度小的要求。
80年代初,IBMResearchLaboratry初次提出运用射频电光调制完成的频率调制光外差光谱(FM光潜)。该技能使调制光与吸收物质效果,因为载波和边带经过样品后的起伏衰减和相位推迟不相同,运用光外差相敏检测得到样品的吸收型和色散型信号,并作为鉴频信号用于确定激光频率。但因为分子吸收谱线的多普勒展宽效应,依然约束了稳频精度的进一步进步。跟着饱满吸收等无多普勒展宽光谱学的开展,完成了对分子超精细结构光谱高分辩、高活络检测,为开展激光稳频技能及进步稳频精度供给了重要的办法。
1.2 本课题的意图及含义
激光因为具有杰出的单色性及相干性,被广泛运用于精细激光光谱和精细计量等许多研讨范畴。频率安稳度极高的激光器已在计量研讨范畴供给长度基准和时刻频率规范。
怎么有用的监测激光稳频体系中的各项参数,用什么方法让嵌入式监测体系与计算机通讯,并供给友爱的人机界面,使激光稳频体系的监控和运用愈加便利牢靠,这正是本文讨论的初衷。
1.3 首要研讨内容
1.3.1 单片机体系(稳频体系)完成的功用
(由单片机操控)需求向上位机发送如下信息:
1、频率是否安稳(真或假)
2、当时的参数设置内容(包含PID的份额系数值、积分时刻常数值、微分常数值)
3、 其他参数(包含体系当时状况(好、坏)、若有损坏,是哪部分、是否在稳频状况)
1.3.2 上位机体系完成功用如下
上位机需求向稳频体系(由单片机操控)发送如下信息:
1、开端或中止稳频
2、设置参数(包含PID的份额系数值、积分时刻常数值、微分常数值)
3、问询体系作业状况((好、坏)、若有损坏,是哪部分)
4、频率是否安稳
2 体系硬件规划
2.1 体系可行性剖析
现在计算机技能和电子技能已十分老练,牢靠监控激光稳频体系中的各项参数,无任何理论上的技能瓶颈。

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