本發(fā)明涉及信號發(fā)生器領(lǐng)域，尤其涉及一種聲光調(diào)制器驅(qū)動電路及其掃描方法。

背景技術(shù)：

冷原子與超冷原子提供了一種非常理想的微觀量子態(tài)，在量子物理與量子信息相關(guān)實驗中占據(jù)著重要的地位。在冷原子實驗領(lǐng)域，比如量子存儲、超流、光晶格等實驗中，聲光調(diào)制器(Acousto-optical Modulators，縮寫為AOM)發(fā)揮著重要作用，聲光調(diào)制器通過改變激光的波長、幅度、相位等參數(shù)，再通過光與原子相互作用機制影響和操控冷原子的量子態(tài)。

聲光調(diào)制器需要一個正弦波電信號驅(qū)動電路來驅(qū)動。由于冷原子的各種特征都很精細(xì)，對驅(qū)動聲光調(diào)制器的正弦波電信號驅(qū)動電路的頻率分辨率、精度、穩(wěn)定度等都有比較高的要求。同時，量子信息實驗的復(fù)雜過程要求該正弦波電信號驅(qū)動電路可以對頻率和幅度進(jìn)行靈活快速的切換或掃描等操作。

但目前還沒有能夠滿足上述要求的正弦波電信號驅(qū)動電路。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種聲光調(diào)制器驅(qū)動電路及其掃描方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的正弦波電信號驅(qū)動電路無法對頻率和幅度進(jìn)行靈活快速的切換或掃描的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種聲光調(diào)制器驅(qū)動電路，包括：

控制器、鎖相環(huán)、直接數(shù)字頻率合成器、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、可變增益放大器模塊；

所述鎖相環(huán)與所述直接數(shù)字頻率合成器的輸入端相連，所述鎖相環(huán)受所述控制器控制將參考時鐘轉(zhuǎn)變?yōu)閰⒖夹盘柼峁┙o所述直接數(shù)字頻率合成器；

所述直接數(shù)字頻率合成器的輸出端輸出差分信號，所述直接數(shù)字頻率合成器的輸出端與所述可變增益放大器模塊的正輸入端和負(fù)輸入端分別連接；

所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸入端與所述控制器相連，輸出端連接所述可變增益放大器模塊；

所述控制器通過所述鎖相環(huán)控制所述直接數(shù)字頻率合成器輸出所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的頻率值；并通過所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，控制所述可變增益放大器模塊輸出所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的幅度值。

優(yōu)選地，所述可變增益放大器模塊包括第一可變增益放大器和第二可變增益放大器；

所述第一可變增益放大器的正輸入端和負(fù)輸入端均與所述直接數(shù)字頻率合成器的輸出端相連；

所述第一可變增益放大器的輸出端與所述第二可變增益放大器的正輸入端相連；

所述第二可變增益放大器的負(fù)輸入端接地；

所述第一可變增益放大器的增益管腳和所述第二可變增益放大器的增益管腳相連，并受所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器控制。

優(yōu)選地，所述可變增益放大器模塊還包括第三可變增益放大器；

所述第三可變增益放大器的正輸入端與所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸出端相連；

所述第三可變增益放大器的負(fù)輸入端接地；

所述第三可變增益放大器的輸出端與所述第一可變增益放大器的增益管腳和所述第二可變增益放大器的增益管腳相連；

所述第三可變增益放大器的增益管腳與所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路之外的模擬開關(guān)相連，所述模擬開關(guān)用于控制所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的關(guān)斷和打開。

優(yōu)選地，所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路還包括第四可變增益放大器，所述第四可變增益放大器的正輸入端連接所述鎖相環(huán)的輸入端，用于接收參考時鐘；

所述第四可變增益放大器的負(fù)輸入端接地；

所述第四可變增益放大器的增益管腳連接固定電壓源；

所述第四可變增益放大器的輸出端連接與所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路級聯(lián)的聲光調(diào)制器驅(qū)動電路中的鎖相環(huán)的輸入端，用于實現(xiàn)兩個聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的參考時鐘同步。

優(yōu)選地，所述第一可變增益放大器、所述第二可變增益放大器、所述第三可變增益放大器和所述第四可變增益放大器的型號均為VCA824。

優(yōu)選地，所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路還包括機械編碼器，所述機械編碼器與所述控制器的輸入端相連，用于改變所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的頻率值和幅度值。

優(yōu)選地，所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路還包括帶電可擦可編程只讀存儲器，所述帶電可擦可編程只讀存儲器與所述控制器相連，用于在所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路掉電時存儲所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的信息，以便所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路重新上電時恢復(fù)上次掉電時的狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述控制器為現(xiàn)場可編程門陣列、單片機或數(shù)字信號處理器。

本發(fā)明還提供一種聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的掃描方法，基于上述的聲光調(diào)制器驅(qū)動電路，所述掃描方法包括：

獲取預(yù)設(shè)掃描點的文件，所述掃描點包括頻率值和幅度值；

將所述預(yù)設(shè)掃描點的文件存儲在所述控制器中；

接收觸發(fā)信號；

讀取所述預(yù)設(shè)掃描點的文件，并按照所述預(yù)設(shè)掃描點的文件中預(yù)設(shè)掃描點的順序依次輸出相應(yīng)的頻率值和相應(yīng)的幅度值。

優(yōu)選地，在所述將所述預(yù)設(shè)掃描點的文件存儲在所述控制器中和所述接收觸發(fā)信號之間還包括：

獲取所述掃描點的輸出指令，所述輸出指令包括每次輸出的掃描點的個數(shù)，以及輸出兩個相鄰掃描點的時間間隔。

經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的聲光調(diào)制器驅(qū)動電路包括：控制器、鎖相環(huán)、直接數(shù)字頻率合成器、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、可變增益放大器模塊；所述鎖相環(huán)與所述直接數(shù)字頻率合成器的輸入端相連，所述鎖相環(huán)受所述控制器控制將參考時鐘轉(zhuǎn)變?yōu)閰⒖夹盘柼峁┙o所述直接數(shù)字頻率合成器；所述直接數(shù)字頻率合成器的輸出端輸出差分信號，所述直接數(shù)字頻率合成器的輸出端與所述可變增益放大器的正輸入端和負(fù)輸入端分別連接；所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸入端與所述控制器相連，輸出端連接所述可變增益放大器模塊；所述控制器通過所述鎖相環(huán)控制所述直接數(shù)字頻率合成器輸出所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的頻率值；并通過所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，控制所述可變增益放大器模塊輸出所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的幅度值。

即本發(fā)明提供一種新的聲光調(diào)制器驅(qū)動電路，在所述直接數(shù)字頻率合成器的輸出端和所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸出端增加設(shè)置了可變增益放大器模塊，所述可變增益放大器模塊能夠?qū)λ鲋苯訑?shù)字頻率合成器輸出的信號的幅度進(jìn)行放大，從而實現(xiàn)了聲光調(diào)制器驅(qū)動電路輸出信號的頻率值和幅度值可調(diào)節(jié)，通過所述控制器控制使得驅(qū)動電路對輸出信號的頻率和幅度能夠靈活快速的進(jìn)行切換或掃描等操作。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的掃描方法，基于上述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路，所述掃描方法通過獲取預(yù)設(shè)掃描點的文件，再在觸發(fā)信號作用下，依據(jù)所述預(yù)設(shè)掃描點的文件輸出相應(yīng)的頻率值和相應(yīng)的幅度值，由于所述文件為預(yù)設(shè)掃描點的文件，因此，本發(fā)明提供的掃描方法可以依據(jù)用戶需求，預(yù)設(shè)或自定義不同的掃描點，進(jìn)而提供更多掃描方式，相對于目前只有線性掃描或?qū)?shù)掃描等規(guī)則的掃描方式，本發(fā)明提供的聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的掃描方法提供了更加靈活地掃描方式，進(jìn)而使得所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路輸出信號的頻率和幅度能夠靈活快速的進(jìn)行切換或掃描。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中AOM工作原理示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的AOM驅(qū)動電路框架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種VGA模塊的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的另一種優(yōu)選地的VGA模塊的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的多塊AOM驅(qū)動電路級聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的一種掃描方法的流程圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

聲光調(diào)制器由聲光介質(zhì)和壓電換能器構(gòu)成，當(dāng)聲光調(diào)制器驅(qū)動源的某種特定載波頻率驅(qū)動換能器時，換能器即產(chǎn)生同一頻率的超聲波并傳入聲光介質(zhì)，在介質(zhì)內(nèi)形成折射率變化，光束通過介質(zhì)時即發(fā)生相互作用而改變光的傳播方向即產(chǎn)生衍射。

直接數(shù)字式頻率合成器(Direct Digital Synthesizer，以下簡稱為DDS)技術(shù)被公認(rèn)是非常適合用于AOM驅(qū)動的方法。目前已經(jīng)有很成熟的單片集成DDS芯片，且有多個應(yīng)用于AOM驅(qū)動電路的例子。如圖1所示，AOM2在DDS的輸出信號3的驅(qū)動下，將激光1的傳播方向改變。

但目前DDS芯片輸出信號的幅度無法控制，幅度調(diào)制帶寬較小，且無法進(jìn)行復(fù)雜的頻率和幅度的掃描，因此，目前的DDS技術(shù)驅(qū)動AOM只能應(yīng)用于一些簡單的冷原子量子信息實驗，而無法應(yīng)用于精密的量子信息實驗中。

基于此，本發(fā)明實施例提供一種聲光調(diào)制器驅(qū)動電路，包括：控制器、鎖相環(huán)(Phase Locked Loop，以下簡稱為PLL)、直接數(shù)字頻率合成器、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(Digital to Analog converter，以下簡稱為DAC)、可變增益放大器(variable gain amplifier，以下簡稱為VGA)模塊；鎖相環(huán)與直接數(shù)字頻率合成器的輸入端相連，鎖相環(huán)受控制器控制將參考時鐘轉(zhuǎn)變?yōu)閰⒖夹盘柼峁┙o直接數(shù)字頻率合成器；直接數(shù)字頻率合成器的輸出端輸出差分信號，直接數(shù)字頻率合成器的輸出端與可變增益放大器的正輸入端和負(fù)輸入端分別連接；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸入端與控制器相連，輸出端連接可變增益放大器；控制器通過鎖相環(huán)控制直接數(shù)字頻率合成器輸出聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的頻率值；并通過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器控制可變增益放大器模塊輸出聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的幅度值。

需要說明的是，本實施例中所述控制器可以是現(xiàn)場可編程門陣列(Field－Programmable Gate Array，以下簡稱為FPGA)，也可以是單片機或數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processing，縮寫為DSP)，本實施例中對此不做限定，只要是能夠控制其他元件運作進(jìn)行數(shù)字信號處理并具有存儲功能的控制器均可以用做本實施例中的控制器。本實施例中以所述控制器為FPGA為例進(jìn)行詳細(xì)說明，當(dāng)所述控制器為單片機或DSP時，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到的，將所述FPGA替換為單片機或DSP即可，本實施例中對此不做詳細(xì)贅述。

如圖2所示，所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路包括：現(xiàn)場可編程門陣列FPGA4、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC5、鎖相環(huán)PLL6、直接數(shù)字頻率合成器DDS7和可變增益放大器VGA模塊8。

本實施例中FPGA4與PLL6、DDS7和DAC5相互通信，F(xiàn)PGA4接受上位機(圖2中的PC所示)的指令，從而控制PLL6、DDS7和DAC5。具體地，F(xiàn)PGA4通過PLL6控制DDS7輸出所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的頻率值；FPGA4通過DAC5控制VGA模塊8輸出所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的幅度值。

需要說明的是，所述上位機PC對FPGA進(jìn)行控制可以預(yù)先將寫好的命令存儲在FPGA4中，F(xiàn)PGA4根據(jù)觸發(fā)信號的觸發(fā)，讀取命令從而執(zhí)行命令。上位機將命令存儲在FPGA中的實現(xiàn)方式，本實施例中不做限定，優(yōu)選地，上位機通過USB(Universal Serial Bus，通用串行總線)轉(zhuǎn)換芯片將上位機的USB信號轉(zhuǎn)換后傳送給FPGA，因此，本實施例中，所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路還包括USB轉(zhuǎn)換芯片，所述USB轉(zhuǎn)換芯片與所述現(xiàn)場可編程門陣列的輸入端相連。

本實施例中PLL6與DDS7的輸入端相連，并與FPGA4的輸出端相連，通過FPGA4控制設(shè)置好PLL6分頻比，PLL6受FPGA4的控制將10MHz的參考時鐘轉(zhuǎn)變?yōu)?GHz的參考信號提供給DDS7。PLL6所需的參考時鐘可以由所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的電路板內(nèi)晶振提供，或者由聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的外部參考信號提供，本實施例中對此不做限定。

DDS7接收PLL6發(fā)送的1GHz參考信號，并接收FPGA4的頻率值指令，將參考信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率值指令指定的頻率值，從而輸出不同的頻率值。即DDS7的頻率通過FPGA4數(shù)字控制輸出。根據(jù)采樣定理，本實施例中DDS7可以輸出頻率范圍0MHz～400MHz內(nèi)的頻率值。優(yōu)選為具有32位控制頻率的數(shù)字模塊和16位控制相位的數(shù)字模塊的AD9858型號的DDS芯片。

由于DDS7沒有能控制聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的幅度的數(shù)字模塊，因此，本實施例中在DDS7的輸出端增加設(shè)置了VGA模塊8，本實施例中DDS7的輸出端與VGA模塊8的輸入端相連，需要說明的是，DDS7輸出的是差分信號，DDS7與VGA模塊8之間為差分傳輸；差分傳輸是一種信號傳輸?shù)募夹g(shù)，區(qū)別于傳統(tǒng)的一根信號線一根地線的做法，差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號，這兩個信號的振幅相等，相位相反，在兩根線上傳輸?shù)男盘柧褪遣罘中盘枴Ｒ虼耍緦嵤├蠨DS7的輸出端同時與VGA模塊8的正輸入端和負(fù)輸入端均相連。

DAC5的輸入端與FPGA4的輸出端相連，DAC5的輸出端與VGA模塊8相連，DAC5用于將FPGA4輸出的幅度值的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，進(jìn)而使得所述幅度值通過VGA模塊8進(jìn)行放大。

需要說明的是，本實施例中的VGA采用VCA824，但VCA824的動態(tài)范圍為40dB，其動態(tài)范圍達(dá)不到冷原子實驗的要求，因此，本實施例中采用串行兩個VGA對所述聲光調(diào)制器的輸出信號的幅度值進(jìn)行控制，兩個VCA824的關(guān)斷隔離可以達(dá)到70dB以上，從而滿足冷原子實驗的要求。

也即VGA模塊8包括第一可變增益放大器和第二可變增益放大器；如圖3所示，第一可變增益放大器U1的正輸入端和負(fù)輸入端均與DDS的輸出端相連；第一可變增益放大器U1的輸出端與第二可變增益放大器U2的正輸入端相連，第二可變增益放大器U2的負(fù)輸入端接地，形成兩級可變增益放大器；第一可變增益放大器U1的增益管腳和第二可變增益放大器U2的增益管腳相連，并與DAC的輸出端相連，通過調(diào)節(jié)兩個可變增益放大器的增益管腳Vg的輸入電壓來調(diào)節(jié)VGA的放大倍數(shù)。

DAC受FPGA控制輸出幅度值，所述幅度值再經(jīng)過第一可變增益放大器和第二可變增益放大器的兩級放大，從而使得聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的幅度值能夠隨之被放大，進(jìn)而使得所述VGA的動態(tài)范圍達(dá)到冷原子實驗的要求。

需要說明的是，為了達(dá)到快速關(guān)斷輸出信號的目的，本實施例中所述VGA模塊還包括第三可變增益放大器，第三可變增益放大器的型號也可以優(yōu)選為VCA824，如圖4所示，第三可變增益放大器U3的正輸入端與DAC的輸出端相連；第三可變增益放大器的負(fù)輸入端接地；第三可變增益放大器U3的輸出端與第一可變增益放大器U1的增益管腳和第二可變增益放大器U2的增益管腳相連；第三可變增益放大器U3的增益管腳與聲光調(diào)制器驅(qū)動電路之外的模擬開關(guān)相連，模擬開關(guān)提供ON/OFF輸入電壓，從而通過控制第三可變增益放大器U3的增益管腳的電壓控制聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的關(guān)斷和打開。

另外，本實施例中第三可變增益放大器U3的輸入可以由DAC控制，還可以由外部電壓控制，本實施例中對此不做限定。為了實現(xiàn)聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的幅度可以同時被模擬信號和數(shù)字信號控制，第三可變增益放大器U3的輸入由外部模擬電壓和DAC同時控制，所述DAC優(yōu)選為14位的AD9755型號。

本實施例中還可以優(yōu)選地，所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路還包括機械編碼器，所述機械編碼器與所述現(xiàn)場可編程門陣列的輸入端相連，用于改變所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的頻率值和幅度值。即在定頻輸出時，可以通過機械編碼器手動調(diào)節(jié)當(dāng)前頻率和幅度的大小，從而改變聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的頻率值和幅度值。

另外，為增加人機交互，方便用戶進(jìn)行操作，本實施例中提供的聲光調(diào)制器驅(qū)動電路還可以包括顯示屏幕，所述顯示屏幕與所述現(xiàn)場可編程門陣列相連，用于顯示所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的頻率值和幅度值。優(yōu)選地，本實施例中所述顯示屏幕為液晶顯示屏幕(Liquid Crystal Display，LCD)。

進(jìn)一步地，本實施例中提供的聲光調(diào)制器驅(qū)動電路還可以包括帶電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)，所述帶電可擦可編程只讀存儲器與所述現(xiàn)場可編程門陣列相連，用于存儲所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的信息。由于EEPROM是一種掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲芯片，因此，本實施例中在FPGA旁邊增加設(shè)置一個EEPROM，用來存儲AOM驅(qū)動電路的各種信息，斷電后也可以保存數(shù)據(jù)，從而在再次上電時，AOM驅(qū)動電路可以恢復(fù)之前的狀態(tài)。

本實施例中FPGA的指令由USB轉(zhuǎn)換芯片通過上位機PC轉(zhuǎn)換得到，而DAC被FPGA控制，也就是說通過上位機可以控制聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的幅度，而DDS和PLL同樣受FPGA控制，同樣上位機也可以控制聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的頻率和相位。如此，便可通過上位機同時控制AOM驅(qū)動電路輸出信號的頻率、幅度和相位。

另外，在光晶格實驗中，需要通過兩塊AOM對激光光束的指向進(jìn)行高速和精細(xì)的二維掃描，此時需要兩塊AOM驅(qū)動電路之間的時鐘信號同步，為保證兩塊AOM驅(qū)動電路之間的時鐘信號同步，如圖5所示，本實施例提供的AOM驅(qū)動電路還可以包括第四可變增益放大器U4，第四可變增益放大器U4的正輸入端連接第一塊AOM驅(qū)動電路9的10MHz參考時鐘信號，該時鐘信號優(yōu)選由AOM驅(qū)動電路的外部參考信號提供。第四可變增益放大器U4的負(fù)輸入端接地，其增益管腳連接固定電壓，本實施例中對所述固定電壓不做限定。第四可變增益放大器U4的輸出端連接第二塊AOM驅(qū)動電路10中的PLL的輸入端，為第二塊AOM驅(qū)動電路10提供參考時鐘信號，從而實現(xiàn)兩塊AOM驅(qū)動電路級聯(lián)，二者的時鐘信號能夠同步，進(jìn)而可以應(yīng)用于需要高速和精細(xì)二維掃描的光晶格實驗中。第二塊AOM驅(qū)動電路的第四可變增益放大器U4可以繼續(xù)級聯(lián)下一塊AOM驅(qū)動電路，實現(xiàn)多級級聯(lián)，多級級聯(lián)的AOM驅(qū)動電路的參考時鐘信號均同步。

需要說明的是，本實施例中優(yōu)選地，所述第四可變增益放大器的型號與第一可變增益放大器、第二可變增益放大器、第三可變增益放大器的型號相同，均為VCA824，從而具有直流耦合、高帶寬、單調(diào)連續(xù)可變以及增益調(diào)節(jié)動態(tài)范圍較大的特點。

本實施例中提供一種同時控制輸出信號幅度和頻率的AOM驅(qū)動電路，所述AOM驅(qū)動電路包括控制器、鎖相環(huán)、直接數(shù)字頻率合成器、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、可變增益放大器模塊，所述控制器通過所述鎖相環(huán)控制所述直接數(shù)字頻率合成器輸出所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的頻率值；并通過所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器控制所述可變增益放大器模塊輸出所述聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的輸出信號的幅度值。

本發(fā)明提供的AOM驅(qū)動電路在掃描時，USB的傳輸速率趕不上幅頻掃描的速率，因此，本發(fā)明實施例還提供一種聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的掃描方法，基于上一實施例所述的聲光調(diào)制器驅(qū)動電路，所述掃描方法，如圖6所示，包括：

步驟S101：獲取預(yù)設(shè)掃描點的文件，所述掃描點包括頻率值和幅度值；

需要說明的是，所述預(yù)設(shè)掃描點的文件可以是TXT文本文件或excel文件，還可以是其他文件，只要是能夠被上位機中的Labview軟件識別的文件即可，本實施例中對此不做限定。優(yōu)選地采用TXT文本文件，在一個TXT文本文件中寫好掃描點，比如4000個掃描點。每一個掃描點都有自己獨立的32位頻率值和14位幅度值。

步驟S102：將所述預(yù)設(shè)掃描點的文件存儲在所述控制器中；

本實施例中將所述預(yù)設(shè)掃描點的文件存儲在所述控制器中，優(yōu)選地，通過上位機的Labview軟件，把上述預(yù)設(shè)掃描點的TXT文本文件傳送到FPGA中，預(yù)先儲存在FPGA的RAM(Random Access Memory，隨機存取存儲器)中。

步驟S103：接收觸發(fā)信號；

所述觸發(fā)信號為聲光調(diào)制器驅(qū)動電路的啟動觸發(fā)信號，當(dāng)FPGA接收觸發(fā)信號后開始執(zhí)行掃描動作。

步驟S104：讀取所述預(yù)設(shè)掃描點的文件，并按照所述預(yù)設(shè)掃描點的文件中預(yù)設(shè)掃描點的順序依次輸出相應(yīng)的頻率值和相應(yīng)的幅度值。

當(dāng)接收外部的觸發(fā)信號時，F(xiàn)PGA從RAM中讀取預(yù)設(shè)掃描點的TXT文本文件，并按照TXT文本文件中預(yù)設(shè)掃描點的順序依次輸出這些頻率幅度點。

需要說明的是，TXT文本的幅頻點數(shù)由FPGA的RAM的儲存大小決定，最大可以達(dá)到4096個。為使掃描方式能夠更加靈活，本實施例中在在步驟S102和步驟S103之間，還包括調(diào)節(jié)步驟，所述調(diào)節(jié)步驟具體為：控制器獲取掃描點的輸出指令，所述掃描點的輸出指令包括每次輸出的掃描點的個數(shù)，以及輸出兩個相鄰掃描點的時間間隔。即AOM驅(qū)動電路輸出的點數(shù)，以及每相鄰兩個點之間的時間間隔都可以在上位機中的Labview軟件中設(shè)置。本實施例中優(yōu)選地，每兩個點的時間間隔10ns為一個調(diào)節(jié)單位，范圍為80ns到2s。

另外，在AOM驅(qū)動電路按照預(yù)設(shè)掃描點文件中預(yù)設(shè)的掃描點輸出順序以及掃描點的輸出指令輸出一定的掃描點后，還可以返回調(diào)節(jié)步驟，繼續(xù)調(diào)節(jié)AOM驅(qū)動電路的輸出點數(shù)以及每相鄰兩個點之間的時間間隔，進(jìn)而繼續(xù)輸出相應(yīng)的掃描點。如果掃描到文件中的最后一個掃描點，掃描動作自動停止，停在文件的最后一個點，當(dāng)下次觸發(fā)來臨時，再從文件的第一個點開始掃描。

相對于現(xiàn)有技術(shù)中的線性掃描或?qū)?shù)掃描等規(guī)則的掃描方式，本發(fā)明實施例提供的掃描方式更加靈活，且方便用戶依據(jù)需求對掃描過程進(jìn)行調(diào)節(jié)。

本發(fā)明提供的AOM驅(qū)動電路及驅(qū)動電路的掃描方法，至少具有以下有益效果：

a)采用FPGA和DDS的架構(gòu)使得輸出頻率和相位可以進(jìn)行快速和靈活的跳變或者掃描控制，還包含了高速DAC模塊，可以通過FPGA進(jìn)行數(shù)字幅度控制以及快速和靈活的幅度跳變或者掃描控制，能應(yīng)對目前以及未來幾年絕大多數(shù)冷原子量子信息實驗的需求。

b)本發(fā)明提供的AOM驅(qū)動電路由兩級VGA組成的高帶寬高動態(tài)范圍幅度控制電路，彌補了大多數(shù)DDS芯片沒有、或者僅有性能受限的幅度控制功能的缺點。同時，所述VGA還支持外部模擬信號控制以及外部數(shù)字開關(guān)信號控制，具有高帶寬、高動態(tài)范圍和高關(guān)斷比等優(yōu)點，可以滿足多種實驗情況下的需要。

c)本發(fā)明提供的AOM驅(qū)動電路還可以對參考時鐘進(jìn)行級聯(lián)，不需要其它模塊或者板卡就可以實現(xiàn)多塊AOM驅(qū)動電路之間的時鐘同步。

d)AOM驅(qū)動電路還包含USB接口，可以方便地通過計算機對其進(jìn)行全面的程序化控制。

e)AOM驅(qū)動電路還包含LCD和機械編碼器組成的簡潔人機控制界面，可以無需計算機連接就能方便地對頻度、幅度、相位等參數(shù)進(jìn)行一些簡單的設(shè)置。

需要說明的是，本說明書中的各個實施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。