一種頻率可調(diào)輸出功率恒定的聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種頻率可調(diào)輸出功率恒定的聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源，適用于冷原子物理實(shí)驗(yàn)中所采用聲光調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)源。
【背景技術(shù)】
[0002]聲光調(diào)制技術(shù)是一種外調(diào)制技術(shù)，通常把可以用來控制激光束強(qiáng)度或頻率變化的聲光器件稱為聲光調(diào)制器。聲光調(diào)制技術(shù)為控制激光束的頻率、強(qiáng)度和方向等提供的一種有效的途徑，它的調(diào)制頻率比對(duì)光源直接調(diào)制的頻率要高得多；與電光調(diào)制技術(shù)比較，它具有更高的消光比，更優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性，更低的驅(qū)動(dòng)功率及更低的價(jià)格等；與機(jī)械調(diào)制方式相比，它體積更小，重量更輕，輸出波形更好。在冷原子物理實(shí)驗(yàn)中會(huì)用到許多的激光調(diào)制技術(shù)，如:在原子的上拋過程中需要使上下對(duì)射的激光束產(chǎn)生一個(gè)頻率差從而使得原子團(tuán)獲得加速，而上下兩對(duì)激光束的頻率及功率都需要精確控制，以滿足原子速度精確控制的需求。而通過聲光調(diào)制器可以實(shí)現(xiàn)光的移頻，從而可以很好的解決冷原子物理實(shí)驗(yàn)研宄中一部分激光調(diào)制的需求，因此在冷原子物理實(shí)驗(yàn)中聲光調(diào)制器的作用十分重要。
[0003]聲光調(diào)制器由聲光晶體和壓電換能器構(gòu)成。當(dāng)壓電換能器驅(qū)動(dòng)源的某種特定載波頻率驅(qū)動(dòng)換能器時(shí)，換能器即產(chǎn)生同一頻率的超聲波并對(duì)聲光晶體的折射率進(jìn)行空間調(diào)制、形成光柵，光束通過聲光晶體形成的光柵時(shí)發(fā)生衍射。驅(qū)動(dòng)源的信號(hào)質(zhì)量直接影響著聲光調(diào)制器的工作性能，目前常用的驅(qū)動(dòng)源有模擬和數(shù)字兩種，這兩種驅(qū)動(dòng)源都有一個(gè)問題，就是輸出的射頻信號(hào)功率會(huì)隨輸出頻率的變化而波動(dòng)。在冷原子物理實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常需要對(duì)光進(jìn)行移頻、掃頻等操作，這些操作都可以通過改變聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率來實(shí)現(xiàn)，但聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率變化造成的信號(hào)功率波動(dòng)，會(huì)影響到通過聲光調(diào)制器的光束，使得光的功率也產(chǎn)生起伏，光功率的不穩(wěn)定會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成很大的影響。如果能使驅(qū)動(dòng)源輸出的射頻信號(hào)功率穩(wěn)定，那么就可以排除驅(qū)動(dòng)信號(hào)功率波動(dòng)對(duì)光功率的影響，因此設(shè)計(jì)一種頻率可調(diào)輸出功率恒定的聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源很有必要。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型旨在解決現(xiàn)有聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)功率不穩(wěn)定的問題，提供了一種頻率可調(diào)輸出功率恒定的聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源。該方案能有效地解決了聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源輸出信號(hào)功率隨頻率變化而波動(dòng)的問題，實(shí)現(xiàn)了頻率可調(diào)輸出功率恒定的聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可行性強(qiáng)。
[0005]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn):
[0006]一種頻率可調(diào)輸出功率恒定的聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源，包括信號(hào)源模塊，還包括低通濾波模塊、功率放大模塊、壓控放大模塊、定向耦合模塊、壓控衰減模塊和解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊，信號(hào)源模塊的信號(hào)輸出端依次通過低通濾波模塊和功率放大模塊與壓控放大模塊的輸入端連接，壓控放大模塊的輸出端與定向耦合模塊的輸入端連接，定向耦合模塊的耦合輸出端與壓控衰減模塊的輸入端連接，壓控衰減模塊的輸出端與解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊的輸入端連接，解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊的輸出端與壓控放大模塊的控制端連接。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0008]自動(dòng)增益控制是限幅輸出的一種，可以使放大電路的增益自動(dòng)地隨信號(hào)強(qiáng)度而調(diào)整的自動(dòng)控制方法。目前使用的穩(wěn)定聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)信號(hào)功率的方案，一般都只考慮的在輸出單一頻率時(shí)功率的穩(wěn)定狀況，沒有考慮到在頻率變動(dòng)時(shí)功率的波動(dòng)。利用自動(dòng)增益控制電路可以有效的解決驅(qū)動(dòng)源輸出信號(hào)功率隨頻率變化而波動(dòng)的問題，實(shí)現(xiàn)真正意義上的頻率可調(diào)輸出功率恒定的聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源。
【附圖說明】
[0009]利用附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的任何限制。
[0010]圖1是本實(shí)用新型的電路模塊連接示意圖。
[0011]圖中:1-壓控放大模塊；2_定向耦合模塊；3_壓控衰減模塊；4_解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊；5_信號(hào)源模塊；6_低通濾波模塊；7_功率放大模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0013]如圖1所示，一種頻率可調(diào)輸出功率恒定的聲光調(diào)制器(Acoustic OpticalModulator,簡(jiǎn)稱AOM)驅(qū)動(dòng)源，包括信號(hào)源模塊5，還包括低通濾波模塊6、功率放大模塊7、壓控放大模塊1、定向耦合模塊2、壓控衰減模塊3和解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊4信號(hào)源模塊5的信號(hào)輸出端依次通過低通濾波模塊6和功率放大模塊7與壓控放大模塊I的輸入端連接，壓控放大模塊I的輸出端與定向耦合模塊2的輸入端連接，定向耦合模塊2的耦合輸出端與壓控衰減模塊3的輸入端連接，壓控衰減模塊3的輸出端與解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊4的輸入端連接，解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊4的輸出端與壓控放大模塊I的控制端連接。
[0014]作為一種優(yōu)選方案:
[0015]信號(hào)源模塊:可以選用型號(hào)為AD9852的DDS芯片，可輸出0~150MHz的射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸出信號(hào)的頻率、相位和幅度均可調(diào)。
[0016]壓控放大模塊:可以選用型號(hào)為ADL5330的芯片，該芯片額定工作頻率范圍為10Hz至3 GHz，增益范圍為-34dB至+22dB，在增益范圍內(nèi)能提供精密線性dB增益控制，增益控制精度20mV/dB，對(duì)應(yīng)的控制電壓范圍為0.1V到1.4V。
[0017]定向耦合模塊:可以選用型號(hào)為ADC-20-4的器件，其額定工作頻率范圍為5Hz至1000 MHz，低主線損失0.5dB，高方向性(典型值21dB)。
[0018]壓控衰減模塊:可以選用型號(hào)為MVA-2000的器件。
[0019]解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊:可以選用型號(hào)為AD8318的芯片，頻率響應(yīng)范圍為0.1至2.5GHz?它能將差分輸入處的調(diào)制RF信號(hào)精確地轉(zhuǎn)換為直流輸出處的等效dB標(biāo)度值，動(dòng)態(tài)范圍最高達(dá)70 dB (±3 dB精度)或62 dB (±1 dB精度)。
[0020]信號(hào)源模塊5產(chǎn)生一個(gè)0-150MHZ的信號(hào)，此時(shí)的信號(hào)里包含許多噪聲及雜散頻率，因此需將這個(gè)信號(hào)再連入到低通濾波模塊6，通過低通濾波模塊6后可得到純凈的信號(hào)；由于通過低通濾波模塊6之后的信號(hào)功率很小，不能滿足實(shí)驗(yàn)要求，所以再將此信號(hào)通過功率放大模塊7進(jìn)行功率放大，然后接入壓控放大模塊I ;壓控放大模塊I包括輸入端、輸出端和控制端，通過調(diào)節(jié)控制端的控制電壓的大小即可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出信號(hào)功率的控制；壓控放大模塊I輸出的信號(hào)再接入定向耦合模塊2的輸入端，在定向耦合模塊2中信號(hào)被分為了兩路，一路為RFout直接輸出用作驅(qū)動(dòng)聲光調(diào)制器(此路信號(hào)功率占輸入信號(hào)功率的99%以上)，另一路為RFcoupled則用來作反饋信號(hào)；由于解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊4要求輸入信號(hào)低于_40dBm，將RFcoupled直接接入解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊4可能燒壞解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊4，所以將RFcoupled先接入壓控衰減模塊，再接入解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊4 ;解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊4根據(jù)Vset以及RFcoupled的值控制其輸出Gain的大小，并將這輸出信號(hào)Gain輸入到壓控放大模塊I中，從而最終實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)功率的控制。
[0021]以上技術(shù)方案可實(shí)現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定度高、的頻率可調(diào)輸出功率恒定的聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0022]最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種頻率可調(diào)輸出功率恒定的聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源，包括信號(hào)源模塊(5)，其特征在于，還包括低通濾波模塊(6)、功率放大模塊(7)、壓控放大模塊(1)、定向耦合模塊(2)、壓控衰減模塊(3)和解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊(4)，信號(hào)源模塊(5)的信號(hào)輸出端依次通過低通濾波模塊(6 )和功率放大模塊(7 )與壓控放大模塊(I)的輸入端連接，壓控放大模塊(I)的輸出端與定向耦合模塊(2)的輸入端連接，定向耦合模塊(2)的耦合輸出端與壓控衰減模塊(3)的輸入端連接，壓控衰減模塊(3)的輸出端與解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊(4)的輸入端連接，解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊(4)的輸出端與壓控放大模塊(I)的控制端連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種頻率可調(diào)輸出功率恒定的聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源，包括信號(hào)源模塊、低通濾波模塊、壓控放大模塊、定向耦合模塊、壓控衰減模塊、解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊、功率放大模塊。信號(hào)源模塊輸出的射頻信號(hào)，經(jīng)由低通濾波模塊濾掉信號(hào)中的高頻噪聲及雜散信號(hào)，得到純凈的信號(hào)，再將此信號(hào)接入壓控放大模塊，輸出的信號(hào)通過定向耦合模塊分為兩路，一部分通過功率放大模塊后輸出作為聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)，一部分經(jīng)過壓控衰減模塊后接入解調(diào)對(duì)數(shù)放大模塊，然后輸出一個(gè)控制信號(hào)，反饋給壓控放大模塊從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出信號(hào)功率的控制。
【IPC分類】H01S3/117
【公開號(hào)】CN204615147
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520332455
【發(fā)明人】李一民, 熊宗元, 王謹(jǐn), 詹明生
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年5月21日