Moku:Lab可用于使用外差檢測和主動反饋來穩(wěn)定兩個激光器的相對頻率和相位。

考慮以下光學系統，其中主激光器發(fā)出的激光與從激光器發(fā)出的激光發(fā)生干涉，產生頻差信號，該頻差信號通過光電探測器后轉換為差頻的電壓信號。該頻差信號可使用稱為偏移鎖相技術“鎖定”兩個激光器的相對相位，該技術可以使用Moku:Lab多功能測量儀上的鎖定放大器。

偏置鎖定以一定的偏置頻率穩(wěn)定兩個或更多個激光器的相對相位。在原理上類似于鎖相環(huán)的操作，其主要功能是檢測兩個振蕩器之間的相位誤差并更新其中一個振蕩器的相位，使得它們的瞬時相位誤差為零。

Moku:Lab鎖相放大器的雙相解調器產生的信號與輸入信號的相位成比例，該輸入信號的相位是相對于偏移頻率的參考振蕩。誤差信號可以路由到專用的PID控制器，以產生控制信號，從而驅動從激光器的頻率（或相位）。在大多數情況下，激光的頻率可以通過壓電換能器（PZT）或電流來控制，也可以使用其他類型的致動器包括電、熱和聲光調制器，但這里不考慮這些技術。

將Moku:Lab連接到光學系統

1、 將光電探測器的輸出連接到Moku:Lab的In 1

2、 將Moku:Lab的Out 1連接到激光器的頻率致動器PZT上。您可能希望在Moku:Lab測量儀和激光器之間添加一個低通濾波器，以YZ噪聲或提供高于特定頻率的額外積分。

配置Moku:Lab進行偏移相位鎖定

1、 從Moku:Lab測量儀的iPad應用程序上啟動鎖相放大器

2、 按界面右上角的“高級設置”圖標，選擇內部解調，將輔助輸出設置為本地振蕩器，將PID控制器設置為主輸出。

3、 界面現在看起來是這樣的：

4、 按程序框圖左側的“In 1”圖標，配置系統的輸入設置（例如，DC耦合，50Ω輸入阻抗和0 dB輸入增益）

Tip：增益設置用于Z大化輸入信號的動態(tài)范圍。如果輸入信號介于60 mVpp和1 Vpp之間，請選擇0 dB增益。如果信號在5 mVpp和60 mVpp之間，請選擇+24 dB增益。

5、 將內部參考的解調頻率設置為所需的偏移頻率。Moku:Lab測量儀支持高達200 MHz的偏移頻率，但是這個值可能會受到光電探測器帶寬的限制。

6、 將低通濾波器截止頻率設置為大約100 kHz。該值將根據反饋環(huán)路的閉環(huán)帶寬而變化。

7、 通過點擊濾波器下方的藍色6 dB文本，將濾波器斜率設置為12 dB/octave。

8、 將解調器設置為R/θ模式，然后點擊藍色“gate”將相位θ連接到輸出output。

9、 Z后，根據系統的特定要求配置PID控制器。

您選擇的特定增益輪廓線將在很大程度上依賴于多個因素，包括：

（1）     致動器的帶寬（例如，對于PZT，可以高達100s of kHz）

（2）     致動器的響應速度（例如，對于PZT，可以是MHz/Volt的量級）

（3）     反饋環(huán)路中的外部濾波器（例如，Moku:Lab測量儀的DAC輸出和致動器輸入之間的低通濾波器）

（4）     通過系統的總傳播延遲

通過測量系統中不同元件的傳遞函數可以簡化調節(jié)控制器的增益，對于某些組件（例如濾波器），盡管可以從數據表中查看大多數信息例如以Hz/Volt為單位的致動器帶寬和響應度，但是您可以使用Moku:Lab測量儀的伯德分析儀（Bode Analyzer）進行測量。

在光電探測器上產生拍頻信號

為了抵消相位鎖定的兩個激光器，它們的頻率必須首先足夠接近，以便當在光電探測器上受到干涉時產生可見的拍頻。這實際上可能難以實現，因為激光器通常對溫度非常敏感，這意味著當在不同溫度下操作時，兩個相同的激光器的頻率可以相差高達10s of GHz。幸運的是，大多數激光器都具有熱致動器，可用于多個GHz的粗調頻率控制。該特征可用于將兩個激光器的頻率調節(jié)到光電探測器的帶寬內以產生可見的拍頻信號。

檢查兩個激光器的頻率是否在光電探測器范圍內的一種方法是使用Moku:Lab測量儀的頻譜分析儀，其允許您觀察250 MHz范圍內的拍頻頻率。

1、 首先，啟動Moku:Lab測量儀上的Spectrum Analyzer儀器并檢查光電探測器輸出是否連接到Moku:Lab測量儀上的In 1

2、 配置系統的輸入設置（例如，DC耦合、50Ω輸入阻抗和0 dB輸入增益）

3、 將頻率跨度設置為250 MHz，將分辨率帶寬設置為Min，將Window設置為Hanning。在此配置中，您將能夠看到光電探測器帶寬內出現的任何拍頻信號（假設它小于250 MHz）。

Tip：如果光電探測器的帶寬為50 MHz，則應將跨度設置為100 MHz，起始頻率為0 Hz，因為它不太可能出現在100 MHz以上。

4、 慢慢調節(jié)其中一個激光器的溫度。重要的是你不要太快的改變激光器溫度，因為熱調諧系數超過每°K的GHz，并且當你將激光器的頻率轉得太快，以至于當拍頻信號在光電探測器的帶寬范圍內時，你無法觀察到它。

5、 當兩個激光器的頻率在光電探測器的帶寬范圍內時，您應該會在頻譜分析儀的顯示屏上看到一個峰值移動。提高激光溫度通常會降低激光頻率，因此，如果您一直提高激光溫度，那么當拍頻信號可見時，應該會看到拍頻頻率降低。

當拍頻頻率達到0 Hz時，它會突然出現增加。這是因為頻譜分析儀是單邊的，意味著負拍頻頻率似乎是正的。

重要的是，拍頻頻率隨溫度的升高而降低（反之亦然），因為這表明頻率差是正的。如果頻率差是負的，則需要反轉到PZT的反饋控制信號。

6、 當看到拍頻信號時，等待激光器溫度穩(wěn)定（可能需要半個小時）才能嘗試使用鎖相放大器將激光器鎖定在一起。

Note：如果沒有專門的熱控制，兩個自由運轉的激光器不可能在長時間內保持在彼此的范圍內。雖然快速（PZT或電流）致動器會在短期內校正由溫度漂移引起的任何頻率誤差，但它們固有地限制在一定范圍內（通常Z好是幾百MHz）并且無法校正因溫度的隨機波動而產生的較大的頻率誤差。

本文聚焦相位測試儀有輻射嗎這一問題，圍繞原理、輻射類別、法規(guī)標準和實際使用四個維度進行解讀。核心結論是：相位測試儀本身是低功耗電子測量設備，通常不會產生對人體有害的電離輻射，若出現輻射也多屬于非電離的電磁輻射，且在法定安全限值內。

相位測試儀的工作原理是對兩路信號的相位差進行比較顯示。它通過探頭接入待測回路，內部電路對信號進行處理，終在屏幕或指示燈上給出結果。儀器產生的輻射來源主要來自內部電路的微功耗電磁發(fā)射和顯示單元的輻射，而不是任何放射性源。由于工作在低功率水平，外部輻射對周圍環(huán)境的影響一般極小。

需要正確理解輻射的性質。相位測試儀所涉及的多為非電離性電磁輻射，水平極低，不具備破壞遺傳物質的能力，且對人體的熱效應也極微弱。在日常在實驗室或維修現場使用時，輻射暴露通常遠低于安全閾值，但在高功率和高頻段環(huán)境中，仍應遵循標準操作規(guī)程，確保人員與設備的安全距離與接線規(guī)范。

在法規(guī)與認證方面，主流廠商的相位測試儀通常具備電磁兼容性認證，如CE、FCC、RoHS等標志，測試值通常在行業(yè)標準的限值之內。廠家也會對探頭、屏蔽、包裝等環(huán)節(jié)進行合規(guī)設計，以降低輻射干擾和外泄，提升設備在實際工作中的穩(wěn)定性。

日常使用要點如下：

• 選用合格的探頭和連接線，避免使用非原廠或低質量配件帶來額外干擾。
• 盡量在低譜段或低功率場景下測量，避免在強電磁環(huán)境中進行長時間觀測。
• 使用前檢查地線和接地情況，確保儀器外殼接地良好以降低干擾。
• 按廠家說明進行校準與自檢，定期執(zhí)行外部校準以確保測量準確性。
• 使用后及時關機并妥善存放，避免長時間處于高溫或潮濕環(huán)境。

在符合電磁兼容與使用規(guī)范的前提下，相位測試儀的輻射風險極低，能夠在實驗室、維護現場等場景安全、可靠地完成測量任務。專業(yè)使用者應以規(guī)范操作和風險識別為前提，確保設備在規(guī)定條件下運行。