频率电压转换稳频（FVC）

原子干涉重力梯度测量追求更低的原子温度，因此一般对原子进行 Doppler 冷却后，在将原子上抛过程中还要对其进行偏振梯度冷却。与 Doppler冷却相比，偏振梯度冷却同样是利用对射激光束实现的，所不同的是它需要比 Doppler 冷却更大的失谐量，更弱的光强和较弱的磁场。其中大的失谐量跳变可以使用 FVC（Frequency Voltage Converter） 技术来实现。

顾名思义，频率电压转换也即将输入频率转换为电压输出，换言之，此技术可以实现用电压来调控激光频率。相比于 AOM 移频，FVC 可以直接控制改变激光器的输出频率，且其频率跳变更有利于通过 AOM 来锁定激光频率。

基本原理

电压频率转换电路又称压控振荡电路，是一种典型的信号转换电路，其电路形式非常多，但几乎均由积分运算电路、电压比较器和电子开关组成。以下是两种典型的原理框图:

以电荷平衡式为例进行分析。设 $u_1<0$，$\mid I \mid \gg \mid i_1 \mid$ , $u_o$ 的高电平为 $U_{OH}$，$u_o$ 的低电平为 $U_{OL}$；当 $u_o = U_{OL}$ 时，$S$ 闭合，当 $u_o = U_{OH}$ 时, S 断开。若初态 $u_o = U_{OL}$ ，$S$ 断开，积分器对输入电流 $i$ 积分，且 $i=u_1/R$ ，$u_{o1}$ 随时间逐上升; 当增大到一定数值时,$u_o$ 从 $U_{OL}$ 跃变为 $U_{OH}$ ，使 $S$ 闭合，积分器对恒流源电流 $I$ 与 $i_1$ 的差值积分，且 $I$ 与 $i_1$ 的差值近似为 $I$ ，$u_{o1}$ 随时间下降;因为 $\mid I \mid \gg \mid i_1 \mid$，所以 $u_{o1}$ 下降速度远大于其上升速度;当 $u_{o1}$ 减小到一定数值时，$u_o$ 从 $U_{OH}$ 跃变为 $U_{OL}$ ，回到初态，电路重复上述过程，产生自激振荡，波形如下图所示。由于 $T_1 \gg T_2$, 可以认为振荡周期 $T \approx T_1$。而且，$u_1$ 数值愈大，$T$ 愈小，振荡频率 $f$ 愈高（详细的计算可以参考 电荷平衡式详细分析）,因此实现了电压-频率转换，或者说实现了压控振荡。由于电流源 $I$ 对电容 $C$ 在很短时间内放电(或称反向充电)的电荷量等于 $i_1$ 在较长时间内充电(或称正向充电)的电荷量，故称这类电路为电荷平衡式电路。

电路实现

拍频信号经过滤波之后通过比较器，将正弦信号变为方波信号。方波信号输入到数字芯片中分频降低其频率，以进入频率-电压转换芯片的工作范围。频率电压转换芯片输出的电压信号经过低通滤波后，与参考电压作差产生误差信号，输入 $\mathrm{PID}$ 反馈控制模块 $\mathrm{FAC 110}$ 积分之后，反馈到激光器的 $\mathrm{PZT}$ 调制端口，即可完成锁定。