實(shí)驗(yàn)名稱：基于雙光束偏振復(fù)用的干涉儀連續(xù)相位鎖定研究

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>本研究旨在驗(yàn)證基于雙光束偏振復(fù)用的干涉儀連續(xù)相位鎖定方案的有效性。通過構(gòu)建共路干涉光路與反饋控制系統(tǒng)，重點(diǎn)驗(yàn)證該方案實(shí)現(xiàn)全周期連續(xù)相位鎖定的能力，并評(píng)估其鎖相精度、信噪比及動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，為精密光學(xué)測量提供一種高穩(wěn)定性、寬動(dòng)態(tài)范圍的相位鎖定技術(shù)方案。

測試設(shè)備：馬赫-曾德爾干涉儀光學(xué)平臺(tái)（半導(dǎo)體激光器、偏振控制元件、分束器、偏振分束器、壓電反射鏡、電光調(diào)制器）、反饋控制系統(tǒng)（平衡探測器、模擬PID控制器、ATA-2088高壓放大器）以及信號(hào)生成與采集系統(tǒng)（信號(hào)發(fā)生器、示波器、頻譜分析儀）。

實(shí)驗(yàn)過程：本研究通過構(gòu)建雙光束偏振復(fù)用干涉系統(tǒng)，結(jié)合理論分析與實(shí)驗(yàn)測量，系統(tǒng)驗(yàn)證了連續(xù)相位鎖定方案的性能。理論層面解析了基于電光調(diào)制器與PID反饋的全周期鎖定機(jī)制；實(shí)驗(yàn)上，搭建光學(xué)平臺(tái)并進(jìn)行了全周期相位掃描、信噪比及動(dòng)態(tài)響應(yīng)測試。結(jié)果表明，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了0-2π范圍內(nèi)的連續(xù)穩(wěn)定鎖定，精度達(dá)0.19°，并具備良好的動(dòng)態(tài)性能與脈沖光兼容性，有效驗(yàn)證了該方案在精密光學(xué)測量中的實(shí)用價(jià)值。

圖1基于雙光束偏振復(fù)用的干涉儀連續(xù)相位鎖定實(shí)驗(yàn)裝置圖

(a)系統(tǒng)光路圖，(b)系統(tǒng)實(shí)物圖

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖2探測端(BD2)輸出干涉信號(hào)在相位鎖定前后的強(qiáng)度差變化

圖3鎖相狀態(tài)下探測端(BD2)干涉信號(hào)在全周期相位下歸一化的強(qiáng)度均值(實(shí)線)及標(biāo)準(zhǔn)差I(lǐng)BD2(虛線)

圖4探測端(BD2)在全周期范圍內(nèi)的相位鎖定精度，其中虛線表示全周期鎖相精度的平均值

圖5連續(xù)掃相下(實(shí)線)和離散相位鎖定點(diǎn)(散點(diǎn))的信噪比

圖6(a)系統(tǒng)在連續(xù)光條件下的動(dòng)態(tài)鎖相性能；(b)系統(tǒng)在脈沖光條件下的動(dòng)態(tài)鎖相性能

實(shí)線表示探測端(BD2)輸出干涉信號(hào)強(qiáng)度差，虛線表示EOM的驅(qū)動(dòng)電壓幅值

電壓放大器推薦：ATA-2088

圖：ATA-2088高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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