光锁相环(Optical Phase-Locked Loop, OPLL)是一种利用光信号实现相位锁定的系统,它在电子学锁相环的基础上发展而来,并广泛应用于干涉测量、频率链和锁模激光等领域。光锁相环主要由三个部分组成:鉴频鉴相器(PFD)、滤波器和激光器。
1. 原理:光锁相环的工作原理与电锁相环类似,通过信号相位反馈控制激光器输出信号频率,使从激光器跟踪主激光器的频率,与主激光器频率的变化保持一致,从而实现恒定的输出信号频率差。在光锁相环中,PFD用于检测两束光信号之间的相位差,并将这个相位差转换成电信号。这个电信号经过滤波器处理后,用于控制激光器的频率,使其与参考信号同步。
2. 应用:光锁相环在多个领域有着广泛的应用。在光调频连续波(OFMCW)测量中,光锁相环技术用于生成宽范围扫频的窄线宽激光,这对于提高测量精度至关重要。在空间激光通信中,光锁相环用于实现激光信号的稳定传输,提高通信的可靠性。此外,光锁相环还在激光动态线宽压缩、干涉测量和频率链等领域发挥着关键作用。
3. 研究进展:光学锁相环根据其锁定的两束激光间是否存在频差,可分为零差光学锁相环和外差光学锁相环。外差光学锁相环通过鉴频鉴相方式使激光间的频率差保持相对稳定,相较于其他激光偏频锁定方法,具有结构简单、伺服频率带宽大等优点。
光锁相环技术的发展,不仅推动了光学测量和通信技术的进步,也为精密科学仪器的设计提供了新的思路。随着技术的不断进步,光锁相环在更多领域的应用前景将更加广阔。