電壓放大器基于雙光束偏振復用的干涉儀研究實驗的應用

　　實驗名稱：基于雙光束偏振復用的干涉儀連續相位鎖定研究

　　實驗目的：本研究旨在驗證基于雙光束偏振復用的干涉儀連續相位鎖定方案的有效性。通過構建共路干涉光路與反饋控制系統，重點驗證該方案實現全周期連續相位鎖定的能力，并評估其鎖相精度、信噪比及動態響應特性，為精密光學測量提供一種高穩定性、寬動態范圍的相位鎖定技術方案。

　　測試設備：馬赫-曾德爾干涉儀光學平臺（半導體激光器、偏振控制元件、分束器、偏振分束器、壓電反射鏡、電光調制器）、反饋控制系統（平衡探測器、模擬PID控制器、ATA-2088高壓放大器）以及信號生成與采集系統（信號發生器、示波器、頻譜分析儀）。

　　實驗過程：本研究通過構建雙光束偏振復用干涉系統，結合理論分析與實驗測量，系統驗證了連續相位鎖定方案的性能。理論層面解析了基于電光調制器與PID反饋的全周期鎖定機制；實驗上，搭建光學平臺并進行了全周期相位掃描、信噪比及動態響應測試。結果表明，該系統實現了0-2π范圍內的連續穩定鎖定，精度達0.19°，并具備良好的動態性能與脈沖光兼容性，有效驗證了該方案在精密光學測量中的實用價值。

圖1基于雙光束偏振復用的干涉儀連續相位鎖定實驗裝置圖

(a)系統光路圖，(b)系統實物圖

　　實驗結果：

圖2探測端(BD2)輸出干涉信號在相位鎖定前后的強度差變化

圖3鎖相狀態下探測端(BD2)干涉信號在全周期相位下歸一化的強度均值(實線)及標準差IBD2(虛線)

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

圖5連續掃相下(實線)和離散相位鎖定點(散點)的信噪比

圖6(a)系統在連續光條件下的動態鎖相性能；(b)系統在脈沖光條件下的動態鎖相性能

實線表示探測端(BD2)輸出干涉信號強度差，虛線表示EOM的驅動電壓幅值

　　電壓放大器推薦：ATA-2088

圖：ATA-2088高壓放大器指標參數

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