用于光生超稳微波源的光梳频率控制系统及方法

1.一种用于光生超稳微波源的光梳频率控制系统，其特征在于，包括：至少一条光梳信号频率调整环路；所述光梳信号频率调整环路包括光学频率梳、鉴相器、相位差提取电路和PID电路；其中，所述光学频率梳的输出端与所述鉴相器的一个输入端电连接，所述鉴相器的另一个输入端接入参考信号，所述鉴相器的输出端与所述相位差提取电路的输入端电连接，所述相位差提取电路的输出端与所述PID电路的输入端电连接，所述PID电路的输出端与所述光学频率梳的输入端电连接；其中，所述鉴相器为鉴频鉴相器，所述相位差提取电路包括差分放大器；所述光学频率梳用于输出光梳信号，所述鉴相器用于检测所述光梳信号与所述参考信号之间的相位差，所述相位差提取电路用于提取所述鉴相器检测到的相位差，得到鉴相信号，所述PID电路用于将所述鉴相信号转换为频率控制信号，并将所述频率控制信号反馈至所述光学频率梳，所述光学频率梳根据所述频率控制信号调整输出的光梳信号的频率，直至输入至所述鉴相器的所述光梳信号的频率与所述参考信号的频率自动锁定。 2.根据权利要求1所述的用于光生超稳微波源的光梳频率控制系统，其特征在于，所述差分放大器的一个输入端与所述鉴相器的一个输出端电连接，所述差分放大器的另一个输入端与所述鉴相器的另一个输出端电连接，所述差分放大器用于将所述鉴相器输出的第一信号和第二信号进行处理，得到鉴相信号。 3.根据权利要求1所述的用于光生超稳微波源的光梳频率控制系统，其特征在于，所述相位差提取电路与所述PID电路之间还设置有滤波器，所述滤波器的输入端与所述相位差提取电路的输出端电连接，所述滤波器的输出端与所述PID电路的输入端电连接，所述滤波器用于对所述鉴相信号进行处理，以去除高频噪声。 4.根据权利要求1所述的用于光生超稳微波源的光梳频率控制系统，其特征在于，所述光学频率梳与所述鉴相器之间还设置有带通滤波器，所述带通滤波器的输入端与所述光学频率梳的输出端电连接，所述带通滤波器的输出端与所述鉴相器的输入端电连接，以去除预设频率外的频率噪声。 5.根据权利要求1所述的用于光生超稳微波源的光梳频率控制系统，其特征在于，所述光学频率梳包括光纤、泵浦驱动、增益介质、电光调制器和压电陶瓷；其中，所述增益介质和所述电光调制器均集成在所述光纤的端面，所述泵浦驱动的输出端与所述增益介质的输入端电连接，所述电光调制器的输出端与所述压电陶瓷的输入端电连接。 6.根据权利要求5所述的用于光生超稳微波源的光梳频率控制系统，其特征在于，当所述光梳频率控制系统包括一条光梳信号频率调整环路，所述光梳信号包括载波包络相移频率信号fceo、重复频率信号fr或光拍频频率信号fbeat中的任一种信号；所述PID电路的输出端与所述电光调制器的输入端电连接，所述压电陶瓷的输出端与所述鉴相器的输入端电连接，所述重复频率信号fr或光拍频频率信号fbeat对应的频率控制信号反馈至所述电光调制器和所述压电陶瓷处理，以调整输出的重复频率信号fr或光拍频频率信号fbeat的频率；或者，所述PID电路的输出端与所述泵浦驱动的输入端电连接，所述增益介质的输出端与所述鉴相器的输入端电连接，所述载波包络相移频率信号fceo对应的频率控制信号反馈至所述泵浦驱动和所述增益介质处理，以调整输出的载波包络相移频率信号fceo的频率。 7.根据权利要求5所述的用于光生超稳微波源的光梳频率控制系统，其特征在于，当所述光梳频率控制系统包括两条光梳信号频率调整环路，所述光梳信号包括载波包络相移频率信号fceo、重复频率信号fr或光拍频频率信号fbeat中的任一种信号；其中，一条光梳信号频率调整环路中，所述PID电路的输出端与所述电光调制器的输入端电连接，所述压电陶瓷的输出端与所述鉴相器的输入端电连接，所述重复频率信号fr或光拍频频率信号fbeat对应的频率控制信号反馈至所述电光调制器和所述压电陶瓷处理，以调整输出的重复频率信号fr或光拍频频率信号fbeat的频率；另一条光梳信号频率调整环路中，所述PID电路的输出端与所述泵浦驱动的输入端电连接，所述增益介质的输出端与所述鉴相器的输入端电连接，所述载波包络相移频率信号fceo对应的频率控制信号反馈至所述泵浦驱动和所述增益介质处理，以调整输出的载波包络相移频率信号fceo的频率。 8.一种用于光生超稳微波源的光梳频率控制方法，其特征在于，应用于如上述权利要求1~7任一项所述的用于光生超稳微波源的光梳频率控制系统，所述方法包括：输出光梳信号；检测当前所述光梳信号与参考信号之间的相位差，并提取所述相位差，得到鉴相信号；将所述鉴相信号转换为频率控制信号；根据所述频率控制信号，调整输出的所述光梳信号的频率，再检测调整频率后的所述光梳信号与参考信号之间的相位差，直至调整后的所述光梳信号的频率与参考信号的频率自动锁定。 9.根据权利要求8所述的用于光生超稳微波源的光梳频率控制方法，其特征在于，所述光梳信号与所述参考信号之间的频率差与所述鉴相信号的斜率成正比，所述光梳信号与所述参考信号之间的相位差与所述鉴相信号的电压成正比。