数字Pound-Drever-Hall频率稳定系统设计：双腔双频Nd:YAG激光器

"设计了数字式的磅-德雷弗-霍尔频率稳定系统，用于双腔双频Nd:YAG激光器。" 这篇研究论文详细探讨了双腔双频Nd:YAG激光器的设计以及其在合成波绝对距离干涉测量系统中的应用。Nd:YAG激光器因其高功率和稳定的输出特性，在科研和工业领域有着广泛的应用。当采用双腔双频配置时，可以产生频率差较大的激光，这对于精确的绝对距离测量尤其有利。 首先，文章介绍了双腔双频Nd:YAG激光器的工作原理。这种激光器通过两个独立的谐振腔分别产生两个不同频率的激光，频率差足够大，可以实现精确的干涉测量。这种设计允许在不牺牲稳定性的情况下，获得两个独立的光束，用于生成合成波，从而提高测量的分辨率和精度。 接下来，论文深入分析了磅-德雷弗-霍尔（Pound-Drever-Hall，PDH）频率锁定技术。PDH方法是一种常用的激光频率稳定技术，它利用锁相环路原理，通过在激光光路上引入相位调制，然后检测返回光的边带信号来实现频率控制。这种方法可以实现对激光频率的快速、高精度锁定。 在此基础上，作者设计了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的数字PDH频率稳定系统，该系统针对双腔双频Nd:YAG激光器。该系统巧妙地利用了一个高 finesse 的法布里-珀罗（Fabry-Perot）腔作为频率参考，并设置了两个独立的异频干涉子系统，从而可以获取两个电气误差信号。这两个信号经过FPGA处理后，可以分别对两个激光腔的频率进行独立控制，实现了双频激光的同步稳定。 通过这种方式，该数字PDH系统能够有效地抑制激光频率的漂移，确保了双频激光的长期稳定，这对于要求高稳定性的绝对距离测量至关重要。此外，FPGA的使用还提供了灵活性和高效性，能够快速响应频率控制的需求，并且可以适应不同的工作条件。 这篇研究论文为双腔双频Nd:YAG激光器的频率稳定提供了一种创新的解决方案，对于提高绝对距离测量的精度和可靠性具有重要的理论与实践意义。