一种基于四通道激光鉴频鉴相技术的光学锁相跟踪方法及实现该方法的装置

摘要

一种基于四通道激光鉴频鉴相技术的光学锁相跟踪方法及实现该方法的装置，属于光学领域，本发明为解决现有光学锁相跟踪技术捕获带较小、需要进行预锁频的问题。本发明利用四通道探测技术跟踪入射激光，将入射激光与激光模块发出的出射激光直接光学混频形成第一路拍频信号的同时，还将入射激光相位延迟90°后形成第二路拍频信号。利用四细分辨向技术对两路拍频信号的相位关系进行超前与滞后判断，据此得到的入射激光与出射激光的频率大小关系，同时结合对两路拍频信号的频率测量和反正切相位测量，实现对入射激光与出射激光频率差和相位差的准确测量。将测量得到频率值和相位值作为控制激光模块的控制量，使它的出射光线能锁定入射光线的频率和相位。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于四通道激光鉴频鉴相技术的光学锁相跟踪方法及实现该方法的 装置，属于光学领域。

背景技术

在精密光学测量领域，通常需要相干激光来实现高精度的干涉测量。随着被测系统日 益复杂对测量通道数量需求的不断增加，仅由单个激光器通过分光提供多路相干激光已经 无法满足测量系统对光强的需要。另外，在超远距离激光干涉测量中，由发射端激光器提 供的干涉测量激光会随着测量光路的增长不断的发散和衰减，这在很大程度上限制了超远 距离激光干涉测量精度的提高。光学锁相跟踪技术为解决上述技术难题提供了一种可行的 技术方案，其自上世纪80年代中期就受到广泛的关注并得到了快速的发展。

光学锁相环能够实现目标激光器对参考激光的频率和相位跟踪，其与电学领域中的锁 相环的组成结构相似，但是本地振荡器由本地激光器代替，同时鉴相器需要能够实现高精 度激光干涉鉴相。近年来发展的光学锁相环类型主要有平衡锁相环、科斯塔斯锁相环、决 策驱动锁相环以及同步位锁相环等。

平衡锁相环首先由美国麻省理工大学的G.L.Abbas和V.W.S.Chan等人于1983年提出。 作为最基本的光学锁相环，其最先得到人们的认识。平衡锁相环使用一个3dB的定向耦 合器将本地激光和参考激光进行光学混频，再由两个串联的同型号光电二极管接收相位相 差180°的两个拍频光信号。该方案充分利用了耦合器两个输出端的光信号，在相位锁定 状态下两个光电二极管产生的直流电流可相互抵消，这可以在一定程度上避免了激光功率 波动对锁相性能的影响。光电二极管监测得到的拍频电信号经过环路滤波器处理后反馈控 制本地激光器，最终实现本地激光对参考激光的锁相跟踪。但是，为了避免平均相位为零 无法判断相位控制方向的情况，平衡锁相环需要传输残余载波，并且本振光信号垂直于残 余载波才可实现相位锁定。

1983年维也纳技术大学的H.K.Philipp和A.L.Scholtz等人提出了科斯塔斯光学锁相 环，该锁相环使用90°相移光桥接器将本地激光和参考激光进行光学混频，它有同相通 道和正交相位通道两个信号输出通道。其中，同相通道输出的混频信号由两激光信号直接 叠加形成，正交通道输出的混频信号由相位延迟了90°的参考激光和本地激光叠加形成。 这两个混频通道的输出拍频光首先由光电探测器转换为两路电信号，然后将两路电信号相 乘解算出两信号的相位差，并经过低通环路滤波器产生本振激光器的调频控制信号，最终 实现相位锁定。该锁相环的特点是将锁相电流乘以信号电流得到相位差信号，由于将光电 流在锁相前经过了此项非线性处理，因此调制后锁相电流的平均值不会为零，也就不再需 要传输残余载波，这在很大程度上减轻了信号处理环节的负担。

1985年贝尔通信研究公司Navesing研究工程中心的L.G.Kazovsky提出了决策驱动光 学锁相环，该锁相环同样使用90°相移光桥接器产生两路相互正交的拍频信号，但不同 的是，同相通道的输出经判断电路处理后，再与正交相位通道相乘得到相位差信号。为实 现两通道信号时间上的同步，通常在正交相位通道中设有延时器。该锁相环的特点是将锁 相电流乘以判断电路的输出电流得到相位差信号，其同样对光电流进行了非线性处理，因 此不需要传输残余载波。相比较而言，决策驱动锁相环性能优于平衡锁相环和科斯塔斯锁 相环，其相位误差的方差值比科斯塔斯锁相环小，但对激光器线宽的要求高于科斯塔斯锁 相环。

同步位锁相环由科斯塔斯锁相环发展而来，其利用科斯塔斯锁相环的同相通道和正交 相位通道不同时工作的特点，在反馈环路中设置了一个开关，通过开关的闭合分时段地实 现同相通道和正交相位通道。这样，就只需要一套平衡探测器和交流耦合前置电路，不仅 结构大大简化，而且同相通道和正交相位通道的探测电路完全相同，减小了由于器件不同 而导致的锁相误差。大部分时间反馈环路开关断开，完成科斯塔斯锁相环的同相支路。在 每比特数据的间隙开关闭合以实现环路反馈，完成正交相位支路。同步位锁相环结构简单， 但带宽和信噪比较差。此外，同步位锁相环需要额外的数据预处理和后处理，只能传输数 字信号，而且对激光线宽的要求也高于科斯塔斯锁相环。

但是上述锁相环都存在一个共同的缺陷：其仅由相移光桥接器和平衡功率探测器构成 的鉴相器在很大程度上限制了锁相环的捕捉带，上述锁相环能够实现的捕捉带最大仅为 MHz量级。但对于频率高达10¹⁴量级的两束自由激光而言，其频率差很少在MHz以内， 甚至单束激光的频率稳定度都难以达到MHz量级。因此，要实现上述光学锁相环，通常 需要根据参考激光对本地激光器进行预锁频并实现高精度稳频，这无疑提高了系统的实现 难度。

发明内容

本发明目的是为了解决现有光学锁相跟踪技术捕获带较小、需要进行预锁频的问题， 提供了一种基于四通道激光鉴频鉴相技术的光学锁相跟踪方法及实现该方法的装置。

本发明所述一种基于四通道激光鉴频鉴相技术的光学锁相跟踪方法，该方法包括以下 步骤：

步骤一、接收外部提供的作为频率与相位参考的入射激光，将该入射激光记为L₁， 同时开启激光模块，经过预热过程后该激光模块进入稳定工作状态，将激光模块的出射激 光记为L₂；

步骤二、利用二分之一波片及偏振分光棱镜调整入射激光L₁和激光模块出射激光L₂的偏振态，将调整后偏振方向互相垂直的两束激光进行合光形成合光光束，再利用二分之 一波片调整合光光束中入射激光L₁与出射激光L₂的偏振方向，使得两束激光的偏振方向 都与水平方向成45°夹角；

步骤三、利用消偏振分光棱镜将合光光束分为反射合光光束和透射合光光束两部分， 反射合光光束经偏振分光棱镜形成两路相位相差180°的拍频光信号，分别由两个高速光电 探测器转换为拍频电信号并送入信号调理模块，透射合光光束首先经光学相位延迟器将合 光光束中入射激光L₁的相位延迟90°，然后通过偏振分光棱镜形成两路相位相差180°的拍 频光信号，分别由另外两个高速光电探测器转换为拍频电信号并送入信号调理模块；

步骤四、将入射激光L₁与出射激光L₂的频率分别记为v₁和v₂，反射合光光束中的入 射激光L₁到达光电探测器的相位记为反射合光光束中的出射激光L₂到达光电探测器 的相位记为信号调理模块将反射合光光束对应的两路拍频电信号相减得到合光反射 拍频信号，

则当v₁＝v₂时，合光反射拍频信号为

当v₁＞v₂时，合光反射拍频信号为

当v₁＜v₂时，合光反射拍频信号为

步骤五、信号调理模块将透射合光光束对应的两路拍频电信号相减得到合光透射拍频 信号，由于光学相位延迟器的作用，透射合光光束中的入射激光L₁到达光电探测器的相 位记为透射合光光束中的出射激光L₂到达光电探测器的相位记为

则当v₁＝v₂时，合光透射拍频信号为

当v₁＞v₂时，合光透射拍频信号为

当v₁＜v₂时，合光透射拍频信号为

步骤六、激光模块进入光频锁定控制阶段，首先取合光反射拍频信号和合光透射拍频 信号进行频率测量，测频结果记为v_meas，

v_meas＝|v₁-v₂|，

当合光反射拍频信号相位超前合光透射拍频信号90°时，表明v₁＞v₂，此时测频结果 为

v_meas＝v₁-v₂，

得到第一入射激光与第二入射激光的鉴频结果为

Δv_1-2＝v₁-v₂＝v_meas，

当合光反射拍频信号相位滞后合光透射拍频信号90°时表明v₁＜v₂，此时测频结果为

v_meas＝v₂-v₁，

得到第一入射激光与第二入射激光的鉴频结果为

Δv_1-2＝v₁-v₂＝-v_meas；

步骤七、将测量得到的频率值Δv_1-2作为光频锁定信号输入数字控制器，根据本地激 光频率与激光模块谐振腔长度的对应关系，通过温度控制模块调整激光模块谐振腔温度以 实现对谐振腔长度的大范围调节，同时通过PZT驱动控制模块对谐振腔长度进行直接快 速的调节，反馈控制激光模块的输出光频率v₂使得Δv_1-2趋于0，当Δv_1-2＝0时，激光模 块的光频锁定阶段结束，其输出激光L₂的频率锁定为入射激光L₁的频率，即v₂＝v₁；

步骤八、激光模块在其光频控制过程结束后进入锁相控制阶段，首先取合光反射拍频 信号和合光透射拍频信号进行反正切相位测量，得到入射激光L₁和出射激光L₂的鉴相结 果为将测量得到的相位值作为锁相闭环控制信号输入数字控制器， 通过PZT驱动控制模块对谐振腔长度进行精细快速调节，反馈控制激光模块的输出光相 位使得趋于0，当时，激光模块的锁相控制过程完成，其出射激光L₂的 相位锁定为入射激光L₁的相位，即

步骤九、当光学锁相跟踪系统失锁时，重复步骤六至八，激光模块的出射激光L₂即 可对入射激光L₁进行重新锁相跟踪。

实现上述一种基于四通道激光鉴频鉴相技术的光学锁相跟踪方法的装置，它包括第一 二分之一波片、第一偏振分光棱镜、第二二分之一波片、消偏振分光棱镜、第二偏振分光 棱镜、第一高速光电探测器、第二高速光电探测器、光学相位延迟器、第三偏振分光棱镜、 第三高速光电探测器、第四高速光电探测器、信号调理模块、频率测量模块、正交鉴相模 块、数字控制器、温度控制模块、PZT驱动控制模块、激光模块、第三二分之一波片和 第四偏振分光棱镜，

入射激光经第一二分之一波片透射至第一偏振分光棱镜，

激光模块发出的出射激光经第三二分之一波片透射至第四偏振分光棱镜，第四偏振分 光棱镜的反射光束与透射到第一偏振分光棱镜的的入射激光形成的合光光束，所述合光光 束经第二二分之一波片透射至消偏振分光棱镜，

消偏振分光棱镜的反射合光光束入射至第二偏振分光棱镜，第二偏振分光棱镜的反射 光束入射至第一高速光电探测器，第二偏振分光棱镜的透射光束入射至第二高速光电探测 器，

消偏振分光棱镜的透射合光光束入射至光学相位延迟器，光学相位延迟器延迟光束入 射至第三偏振分光棱镜，第三偏振分光棱镜的反射光束入射至第三高速光电探测器，第三 偏振分光棱镜的透射光束入射至第四高速光电探测器，

第一高速光电探测器、第二高速光电探测器、第三高速光电探测器和第四高速光电探 测器的采集的电信号分别输出给信号调理模块的四个信号输入端，信号调理模块的反射光 束差信号输出端同时与频率测量模块的输入端和正交鉴相模块的输入端相连，信号调理模 块的透射光束差信号输出端同时与频率测量模块的输入端和正交鉴相模块的输入端相连， 频率测量模块的输出端与数字控制器的第一输入端相连，正交鉴相模块的输出端与数字控 制器的第二输入端相连，数字控制器的控制温度信号输出端与温度控制模块的输入端相 连，温度控制模块的输出端与激光模块的第一控制端相连，数字控制器的PZT驱动信号 输出端与PZT驱动控制模块的输入端相连，PZT驱动控制模块的输出端与激光模块的PZT 驱动信号控制端相连。

本发明的优点：

(1)与现有的光学锁相方法相比，本发明所设计的光学锁相跟踪方法在进行锁相之 前增加了光频锁定控制过程。这使得本地激光与入射激光频率相差较大时，能够首先使本 地激光跟踪入射激光频率，从而极大的扩展了锁相跟踪的捕获带宽，系统的抗干扰性也得 到了大幅提升，这是区别于现有技术的创新点之一。

(2)本发明所设计的光学锁相跟踪装置中使用了高精度的集成激光鉴频鉴相器，其 中的激光鉴频环节在测得两束激光频率差绝对值的同时，还根据两路合光拍频信号的超前 滞后关系确定了两束入射激光的频率大小关系，真正实现了对两束入射激光频率差的准确 测量；激光鉴相环节则通过对四个探测通道所生成的两路正交拍频信号的反正切相位测量 与信号辨向，实现了高精度的相位测量。其四个通道的平衡探测，使得激光功率波动对测 量结果的影响得到了很好的抑制，这是区别于现有技术的创新点之二。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为入射激光L₁频率v₁大于出射激光L₂频率v₂时，合光反射拍频信号S₁与透射拍 频信号S₂的相位关系示意图；

图3为入射激光L₁频率v₁小于出射激光L₂频率v₂时，合光反射拍频信号S₁与透射拍 频信号S₂的相位关系示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种基于四 通道激光鉴频鉴相技术的光学锁相跟踪方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、接收外部提供的作为频率与相位参考的入射激光，将该入射激光记为L₁， 同时开启激光模块，经过预热过程后该激光模块进入稳定工作状态，将激光模块的出射激 光记为L₂；

步骤二、利用二分之一波片及偏振分光棱镜调整入射激光L₁和激光模块出射激光L₂的偏振态，将调整后偏振方向互相垂直的两束激光进行合光形成合光光束，再利用二分之 一波片调整合光光束中入射激光L₁与出射激光L₂的偏振方向，使得两束激光的偏振方向 都与水平方向成45°夹角；

步骤三、利用消偏振分光棱镜将合光光束分为反射合光光束和透射合光光束两部分， 反射合光光束经偏振分光棱镜形成两路相位相差180°的拍频光信号，分别由两个高速光电 探测器转换为拍频电信号并送入信号调理模块，透射合光光束首先经光学相位延迟器将合 光光束中入射激光L₁的相位延迟90°，然后通过偏振分光棱镜形成两路相位相差180°的拍 频光信号，分别由另外两个高速光电探测器转换为拍频电信号并送入信号调理模块；

步骤四、将入射激光L₁与出射激光L₂的频率分别记为v₁和v₂，反射合光光束中的入 射激光L₁到达光电探测器的相位记为反射合光光束中的出射激光L₂到达光电探测器 的相位记为信号调理模块将反射合光光束对应的两路拍频电信号相减得到合光反射 拍频信号，

则当v₁＝v₂时，合光反射拍频信号为

当v₁＞v₂时，合光反射拍频信号为

当v₁＜v₂时，合光反射拍频信号为

步骤五、信号调理模块将透射合光光束对应的两路拍频电信号相减得到合光透射拍频 信号，由于光学相位延迟器的作用，透射合光光束中的入射激光L₁到达光电探测器的相 位延迟90°，入射激光L₁到达光电探测器的相位记为透射合光光束中的出射激光 L₂到达光电探测器的相位记为

则当v₁＝v₂时，合光透射拍频信号为

当v₁＞v₂时，合光透射拍频信号为

当v₁＜v₂时，合光透射拍频信号为

步骤六、激光模块进入光频锁定控制阶段，首先取合光反射拍频信号和合光透射拍频 信号进行频率测量，测频结果记为v_meas，

v_meas＝|v₁-v₂|，

当合光反射拍频信号相位超前合光透射拍频信号90°时，表明v₁＞v₂，此时测频结果 为

v_meas＝v₁-v₂，

得到第一入射激光与第二入射激光的鉴频结果为

Δv_1-2＝v₁-v₂＝v_meas，

当合光反射拍频信号相位滞后合光透射拍频信号90°时表明v₁＜v₂，此时测频结果为

v_meas＝v₂-v₁，

得到第一入射激光与第二入射激光的鉴频结果为

Δv_1-2＝v₁-v₂＝-v_meas；

步骤七、将测量得到的频率值Δv_1-2作为光频锁定信号输入数字控制器，根据本地激 光频率与激光模块谐振腔长度的对应关系，通过温度控制模块调整激光模块谐振腔温度以 实现对谐振腔长度的大范围调节，同时通过PZT驱动控制模块对谐振腔长度进行直接快 速的调节，反馈控制激光模块的输出光频率v₂使得Δv_1-2趋于0，当Δv_1-2＝0时，激光模 块的光频锁定阶段结束，其输出激光L₂的频率锁定为入射激光L₁的频率，即v₂＝v₁；

步骤八、激光模块在其光频控制过程结束后进入锁相控制阶段，首先取合光反射拍频 信号和合光透射拍频信号进行反正切相位测量，得到入射激光L₁和出射激光L₂的鉴相结 果为将测量得到的相位值作为锁相闭环控制信号输入数字控制器， 通过PZT驱动控制模块对谐振腔长度进行精细快速调节，反馈控制激光模块的输出光相 位使得趋于0，当时，激光模块的锁相控制过程完成，其出射激光L₂的 相位锁定为入射激光L₁的相位，即

步骤九、当光学锁相跟踪系统失锁时，重复步骤六至八，激光模块的出射激光L₂即 可对入射激光L₁进行重新锁相跟踪。

开始工作时，接收外部提供作为频率与相位参考的入射激光，同时开启激光模块18 并令其进入预热过程，最终激光模块18进入稳定工作状态并输出出射激光。

利用第一二分之一波片1调整入射激光的偏振方向，使得其水平偏振分量光强最大， 由第一偏振分光棱镜2透射入射激光的水平偏振分量。出射激光首先经过第三二分之一波 片19调整偏振方向，再利用第四偏振分光棱镜20将出射激光的竖直偏振分量反射进入第 一偏振分光棱镜2，实现入射激光与出射激光的合光。此合光中的入射激光水平偏振分量 和出射激光竖直偏振分量，其振动方程可以分别表示为：

合光中包含的入射激光水平偏振分量和出射激光竖直偏振分量通过第二二分之一波 片3后分别旋转到与水平成45°的方向。消偏振分光棱镜4将偏振态旋转后的合光光束 分为光强相等的两部分，其反射和透射部分分别记为L_r和L_t，每部分中都包含偏振方向 相互垂直且与水平成45°夹角的入射激光和出射激光。

合光反射部分L_r经第二偏振分光棱镜5形成两路相位相差180°的拍频光信号，分别 由第一高速光电探测器6和第二高速光电探测器7转化为拍频电信号。

为消除拍频信号中随激光功率波动而引入的直流偏置，信号调理模块12将这两路拍 频电信号相减，得到的合光反射拍频信号记为S₁，其根据两入射激光的频率大小关系表 示如下：

当v₁＞v₂时，

当v₁＜v₂时，

当v₁＝v₂时，

合光透射部分L_t首先经过光学相位延迟器8将入射激光相位延迟90°，此时合光透射 部分L_t中入射激光的振动方程变为：

合光透射部分L_t进入第三偏振分光棱镜9形成两路相位相差180°的拍频光信号，其 分别经过第三高速光电探测器10和第四高速光电探测器11转化为拍频电信号。两路拍频 电信号同样传输到信号调理模块12得到合光透射拍频信号，记为S₂，其根据两入射激光 的频率大小关系表示如下：

当v₁＞v₂时，

当v₁＜v₂时，

当v₁＝v₂时，

此后进入光频锁定控制过程，合光反射拍频信号S₁和合光透射拍频信号S₂传输到频 率测量模块13，利用多周期同步测频方法测量得到两束激光的频率差为v_meas。此时，测 量得到的只是入射激光与出射激光频率差的绝对值，并不能确定两束激光的频率大小关 系，即v_meas＝|v₁-v₂|。

由上述公式，对应入射与出射激光频率v₁与v₂的不同大小关系，合光反射拍频信号S₁和合光透射拍频信号S₂的相位超前滞后状态也随之不同。因此，利用四细分辨向技术判 断合光反射拍频信号S₁和合光透射拍频信号S₂的相位超前滞后关系就可以确定第一与第 二入射激光频率v₁与v₂的大小关系。

如图2所示，若合光反射拍频信号S₁的相位超前合光透射拍频信号S₂ 90°，根据S₁与S₂的表达式可以判断v₁＞v₂，此时v_meas＝v₁-v₂，则最终计算得到入射激光与出射激光 的准确频率差Δv_1-2＝v₁-v₂＝v_meas；如图3所示，若合光反射拍频信号S₁的相位落后透射 拍频信号S₂ 90°，根据S₁与S₂的表达式可以判断v₁＜v₂，此时v_meas＝v₂-v₁，则最终计算 得到入射激光与出射激光的准确频率差Δv_1-2＝v₁-v₂＝-v_meas。

将入射与出射激光频率差值Δv_1-2输入数字控制器15，其由控制算法计算得到控制量 并分别传输到温度控制模块16和PZT驱动控制模块17。两者都通过调整激光模块18的 谐振腔长度来实现对出射激光频率的控制，但具体实现方式不同。温度控制模块16根据 控制量的正负和大小对激光模块18进行不同程度的加热或制冷，通过改变其谐振腔温度 对谐振腔长度进行调整，这种方式响应速度虽慢但调节范围大。PZT驱动控制模块17则 直接使用压电陶瓷(PZT)对激光模块18的谐振腔长度进行调整，这种方式响应速度快 且调节精细，但是可调范围很小。通过温度控制模块16和PZT驱动控制模块17的配合 使用，在实现了出射激光对入射激光的精密频率锁定后，光频锁定控制过程结束，此时 v₁＝v₂。

系统随即进入锁相控制过程，将合光反射拍频信号S₁和合光透射拍频信号S₂传输到 正交鉴相模块14。由v₁＝v₂状态的透射拍频交流信号S₂除以反射拍频交流信号S₁得：

由上式，对进行反正切运算即可测得两束激光的相位差值将此相 位差值输入数字控制器15，其由控制算法计算得到控制量并传输到PZT驱动控制模 块17。由PZT驱动控制模块17直接对激光模块18的谐振腔长度进行精细快速的调节， 并以此对出射激光的相位进行精确控制，直到实现了出射激光对入射激光的相位锁定跟 踪，相位锁定控制过程结束，此时

当光学锁相跟踪系统失锁时，重复光频锁定控制阶段和锁相跟踪控制阶段，即可实现 激光模块出射激光L₂对入射激光L₁的重新锁相跟踪。

具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，实现实施方式一所述的一种基于四 通道探测技术的激光鉴频鉴相方法的装置，它包括第一二分之一波片1、第一偏振分光棱 镜2、第二二分之一波片3、消偏振分光棱镜4、第二偏振分光棱镜5、第一高速光电探测 器6、第二高速光电探测器7、光学相位延迟器8、第三偏振分光棱镜9、第三高速光电探 测器10、第四高速光电探测器11、信号调理模块12、频率测量模块13、正交鉴相模块 14、数字控制器15、温度控制模块16、PZT驱动控制模块17、激光模块18、第三二分 之一波片19和第四偏振分光棱镜20，

入射激光经第一二分之一波片1透射至第一偏振分光棱镜2，

激光模块18发出的出射激光经第三二分之一波片19透射至第四偏振分光棱镜20， 第四偏振分光棱镜20的反射光束与透射到第一偏振分光棱镜2的的入射激光形成的合光 光束，所述合光光束经第二二分之一波片3透射至消偏振分光棱镜4，消偏振分光棱镜4 的反射合光光束入射至第二偏振分光棱镜5，第二偏振分光棱镜5的反射光束入射至第一 高速光电探测器6，第二偏振分光棱镜5的透射光束入射至第二高速光电探测器7，

消偏振分光棱镜4的透射合光光束入射至光学相位延迟器8，光学相位延迟器8延迟 光束入射至第三偏振分光棱镜9，第三偏振分光棱镜9的反射光束入射至第三高速光电探 测器10，第三偏振分光棱镜9的透射光束入射至第四高速光电探测器11，

第一高速光电探测器6、第二高速光电探测器7、第三高速光电探测器10和第四高速 光电探测器11的采集的电信号分别输出给信号调理模块12的四个信号输入端，信号调理 模块12的反射光束差信号输出端同时与频率测量模块13的输入端和正交鉴相模块14的 输入端相连，信号调理模块12的透射光束差信号输出端同时与频率测量模块13的输入端 和正交鉴相模块14的输入端相连，频率测量模块13的输出端与数字控制器15的第一输 入端相连，正交鉴相模块14的输出端与数字控制器15的第二输入端相连，数字控制器 15的控制温度信号输出端与温度控制模块16的输入端相连，温度控制模块16的输出端 与激光模块18的第一控制端相连，数字控制器15的PZT驱动信号输出端与PZT驱动控 制模块17的输入端相连，PZT驱动控制模块17的输出端与激光模块18的PZT驱动信号 控制端相连。

具体实施方式三：本实施方式对实施方式二作进一步说明，光学相位延迟器8为波 片相位延迟器、反射式相位延迟镜、液晶相位延迟器或电光移相器。

光学相位延迟器8仅对入射激光进行相位延迟。

以上结合附图对本发明的具体实施方式进行了说明，但是依照法律规定这些说明不会 限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明 权利要求基础上进行的、该领域技术人员能够根据已有知识做出的改动都在本发明的保护 范围内。