面向 FPGA 的干扰观察者伺服：用于宽带噪声抑制的激光频率稳定
原子物理
2026-05-26 v1 应用物理
仪器与探测器
摘要
我们演示了通过在常规比例-积分-微分 (PID) 控制器中增添于场可编程门阵列 (FPGA) 上实现的数字干扰观察者 (DOB) 来抑制激光频率噪声。DOB 采用一阶指数移动平均滤波器作为 Q 滤波器，取代多参数频域植物鉴别以单一一维增益扫描。使用调制传递光谱在 87Rb D2 线（波长 780.24 nm）上，我们测量了激光频率噪声功率谱密度和 Allan 偏差。40 kHz 以下的集成均方根频率噪声比仅使用 PID 时降低了 16.9 dB，相当于从约 140 kHz 降至 20 kHz。短期分数频率不稳定性从 sigma_y(1 ms) = 改进至 ，而长期稳定性在 tau > 1 s 时仍在统计不确定性范围内。该 DOB 增强型架构为原子物理实验中基于 FPGA 的伺服系统提供了简单有效的噪声抑制途径。
引用
@article{arxiv.2605.25471,
title = {FPGA-based disturbance-observer servo for broadband noise suppression in laser frequency stabilization},
author = {Meung Ho Seo and Jae Hoon Lee and Young-Ho Park and Hyun-Gue Hong and Seji Kang and Myoung-Sun Heo and Sang-Bum Lee and Taeg Yong Kwon and Sangwon Seo and Sang Eon Park},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.25471},
year = {2026}
}
备注
6 figures,