用于光生超稳微波源的飞秒光梳频率自动锁定系统及方法

1.一种用于光生超稳微波源的飞秒光梳频率自动锁定系统，其特征在于，包括：光频梳、频差电压产生电路、电压调理电路和锁相环电路；所述光频梳、所述频差电压产生电路和所述电压调理电路构成锁频环电路，所述锁频环电路与所述锁相环电路并联；其中，所述光频梳的输出端分别与所述频差电压产生电路的输入端和所述锁相环电路的输入端电连接，所述频差电压产生电路的一个输入端和所述锁相环电路的一个输入端还用于接入参考信号，所述频差电压产生电路的输出端与所述电压调理电路的输入端电连接；所述光频梳用于输出光梳信号；所述频差电压产生电路用于确定表示输入的光梳信号和输入的参考信号之间的频率差的电压信号；所述电压调理电路用于对所述电压信号进行调理，得到所述光梳信号对应的调理后的电压信号，并将所述调理后的电压信号反馈至所述光频梳；所述光频梳还用于根据所述调理后的电压信号改变输出的光梳信号的频率；所述锁相环电路用于对输入的参考信号和输入的经过所述锁频环电路进行频率调节后的光梳信号进行锁定，得到相位差信号，并将所述相位差信号反馈至所述光频梳；所述光频梳还用于根据所述相位差信号进行所述频率调节后的光梳信号的相位锁定。 2.根据权利要求1所述的用于光生超稳微波源的飞秒光梳频率自动锁定系统，其特征在于，所述频差电压产生电路包括：频差产生子单元和电压产生子单元；其中，所述频差产生子单元的一个输入端与所述光频梳的输出端电连接，所述频差产生子单元的另一个输入端用于接入所述参考信号，所述频差产生子单元的输出端与所述电压产生子单元的输入端电连接，所述电压产生子单元的输出端与所述电压调理电路的输入端电连接；所述频差产生子单元用于根据输入的光梳信号与输入的参考信号确定差频信号；所述电压产生子单元用于根据所述差频信号生成表示输入的光梳信号和输入的参考信号之间的频率差的电压信号。 3.根据权利要求2所述的用于光生超稳微波源的飞秒光梳频率自动锁定系统，其特征在于，所述频差产生子单元包括：混频器和低通滤波器；其中，所述混频器的一个输入端与所述光频梳的输出端电连接，所述混频器的另一个输入端用于接入所述参考信号，所述混频器的输出端与所述低通滤波器的输入端电连接，所述低通滤波器的输出端与所述电压产生子单元的输入端电连接。 4.根据权利要求2所述的用于光生超稳微波源的飞秒光梳频率自动锁定系统，其特征在于，所述电压产生子单元为鉴频器。 5.根据权利要求1所述的用于光生超稳微波源的飞秒光梳频率自动锁定系统，其特征在于，所述电压调理电路包括具有预设PID参数的PID电路，其中，所述预设PID参数用于控制所述锁频环电路进行信号锁定时的频率范围。 6.根据权利要求1所述的用于光生超稳微波源的飞秒光梳频率自动锁定系统，其特征在于，所述系统包括：一个所述频差电压产生电路、一个所述电压调理电路和一个所述锁相环电路；所述光频梳、一个所述频差电压产生电路和一个所述电压调理电路构成一个所述锁频环电路，并且，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和光拍频频率信号fbeat中的任意一种信号；其中，所述电压调理电路用于将所述重复频率信号fr或所述光拍频频率信号fbeat对应的调理后的电压信号反馈至所述光频梳内的电光调制器和压电陶瓷，或用于将所述载波包络相移频率信号fceo对应的调理后的电压信号反馈至所述光频梳内的泵浦驱动；所述光频梳还用于根据反馈至所述电光调制器和所述压电陶瓷的调理后的电压信号改变输出的光梳信号的频率，或根据反馈至所述泵浦驱动的调理后的电压信号改变输出的光梳信号的频率。 7.根据权利要求1所述的用于光生超稳微波源的飞秒光梳频率自动锁定系统，其特征在于，所述系统包括：两个所述频差电压产生电路、两个所述电压调理电路和两个所述锁相环电路，并且，所述光梳信号包括载波包络相移频率信号fceo，同时还包括重复频率信号fr或光拍频频率信号fbeat；其中，所述光频梳、第一个所述频差电压产生电路和第一个所述电压调理电路构成第一个所述锁频环电路，第一个所述锁频环电路与第一个所述锁相环电路并联；并且，第一个所述频差电压产生电路的一个输入端用于输入所述重复频率信号fr或所述光拍频频率信号fbeat；第一个所述频差电压产生电路的另一个输入端和第一个所述锁相环电路的一个输入端还用于接入所述参考信号，第一个所述电压调理电路用于将所述重复频率信号fr或所述光拍频频率信号fbeat对应的调理后的电压信号反馈至所述光频梳内的电光调制器和压电陶瓷；所述光频梳还用于根据反馈至所述电光调制器和所述压电陶瓷的调理后的电压信号改变输出的光梳信号的频率；第一个所述锁相环电路用于对输入的参考信号和输入的经过第一个所述锁频环电路进行频率调节后的光梳信号进行锁定，得到相位差信号，并将所述相位差信号反馈至所述光频梳；所述光频梳还用于根据所述相位差信号进行频率调节后的光梳信号的相位锁定；其中，所述光频梳、第二个所述频差电压产生电路和第二个所述电压调理电路构成第二个所述锁频环电路，第二个所述锁频环电路与第二个所述锁相环电路并联；并且，第二个所述频差电压产生电路的一个输入端用于输入所述载波包络相移频率信号fceo；第二个所述频差电压产生电路的另一个输入端和第二个所述锁相环电路的一个输入端还用于接入所述参考信号，第二个所述电压调理电路用于将所述载波包络相移频率信号fceo对应的调理后的电压信号反馈至所述光频梳内的泵浦驱动；所述光频梳还用于根据反馈至所述泵浦驱动的调理后的电压信号改变输出的光梳信号的频率；第二个所述锁相环电路用于对输入的参考信号和输入的经过第二个所述锁频环电路进行频率调节后的光梳信号进行锁定，得到相位差信号，并将所述相位差信号反馈至所述光频梳；所述光频梳还用于根据所述相位差信号进行频率调节后的光梳信号的相位锁定。 8.根据权利要求5所述的用于光生超稳微波源的飞秒光梳频率自动锁定系统，其特征在于，所述PID电路为比例积分微分电路。 9.一种用于光生超稳微波源的飞秒光梳频率自动锁定方法，其特征在于，应用于上述权利要求1~8任意一项所述的用于光生超稳微波源的飞秒光梳频率自动锁定系统，所述方法包括：输出光梳信号；确定表示当前的光梳信号和输入的参考信号之间的频率差的电压信号，并对确定的电压信号进行调理，得到所述当前的光梳信号对应的调理后的电压信号，根据所述当前的光梳信号对应的调理后的电压信号改变所述当前的光梳信号的频率，得到当前的频率调节后的光梳信号；对所述当前的频率调节后的光梳信号和输入的参考信号进行相位锁定，得到当前的相位差信号，根据所述当前的相位差信号进行频率调节后的光梳信号的相位锁定，并当相位锁定失败时，输出下一次的光梳信号；确定表示所述下一次的光梳信号和输入的参考信号之间的频率差的电压信号，并对确定的电压信号进行调理，得到所述下一次的光梳信号对应的调理后的电压信号，根据所述下一次的光梳信号对应的调理后的电压信号改变所述下一次的光梳信号的频率，得到下一次的频率调节后的光梳信号；对所述下一次的频率调节后的光梳信号和输入的参考信号进行相位锁定，得到下一次的相位差信号，根据所述下一次的相位差信号进行频率调节后的光梳信号的相位锁定，如此，直至相位锁定成功，并在相位锁定成功后，结束对光梳信号的频率调节。 10.根据权利要求9所述的用于光生超稳微波源的飞秒光梳频率自动锁定方法，其特征在于，所述确定表示当前的光梳信号和输入的参考信号之间的频率差的电压信号，包括：对所述当前的光梳信号与输入的参考信号进行混频，得到混频信号；对所述混频信号进行低通滤波，得到差频信号；将所述差频信号转换为电压信号；其中，所述电压信号表示所述当前的光梳信号与输入的参考信号之间的频率差。