實驗名稱：基于雙光束偏振復用的干涉儀連續(xù)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(xù)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(tǒng)，重點驗證該方案實現(xiàn)全周期連續(xù)相位鎖定的能力，并評估其鎖相精度、信噪比及動態(tài)響應特性，為精密光學測量提供一種高穩(wěn)定性、寬動態(tài)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(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）以及信號生成與采集系統(tǒng)（信號發(fā)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(tǒng)，結合理論分析與實驗測量，系統(tǒng)驗證了連續(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(tài)響應測試。結果表明，該系統(tǒng)實現(xiàn)了0-2π范圍內(nèi)的連續(xù)穩(wěn)定鎖定，精度達0.19°，并具備良好的動態(tài)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(xù)相位鎖定實驗裝置圖

(a)系統(tǒng)光路圖，(b)系統(tǒng)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(tài)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(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(實線)和離散相位鎖定點(散點)的信噪比

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

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審核編輯 黃宇