正交解调Pound-Drever-Hall 激光稳频系统设计

分析了传统Pound-Drever-Hall (PDH)激光稳频方法的工作原理，设计了一种基于正交解调原理的PDH 激光稳频方案。该方案采用直接数字频率合成器同时产生两路频率均为10 MHz 的正弦和余弦信号，其中正弦信号分为两路：一路用于驱动电光相位调制器以产生相位边带，另一路与余弦信号一起作为相位解调的参考信号。经相位调制后的激光束耦合进入F-P 参考腔，所产生的光外差干涉信号由光电探测器进行探测，其输出信号分别与两路正交参考信号进行混频，经低通滤波后得到误差信号的两个正交分量，二者经A/D 转换后进入微处理器进行正交相敏检波运算，即可得到PDH 稳频系统的误差信号。建立了正交解调PDH 激光鉴频实验系统，对F-P 参考腔的腔长进行线性扫描，观察到了鉴频曲线，其鉴频灵敏度为1.82 V/MHz，最大频率变化量为5.48 MHz。实验结果表明，所设计的正交解调PDH 稳频方案可行。