【摘 要】
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弹光调制技术具有调制频率高、视场角大、通光孔径大、抗震性能好等优点,在偏振调制以及偏振测量中发挥重要作用,弹光调制器是由压电驱动器和通光晶体构成的谐振型光机电器件,本设计使用的快轴可调弹光调制器,采用一种45°双驱动的结构,其相位调制幅值能够通过根据驱动电压灵活调节,可以实现快轴方位角和相位延迟量灵活调节,在偏振调制领域有着巨大的优势,其行波工作模式在椭偏测量方面表现出极大应用价值。但在工作过程中
【基金项目】
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装发部预研项目《XXX光谱技术》(项目编号:315XXX86); 山西省基础研究计划资助项目《基于ITO介电常数近零的光幅值、相位操控基础研究》(项目编号:201901D211234);
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弹光调制技术具有调制频率高、视场角大、通光孔径大、抗震性能好等优点,在偏振调制以及偏振测量中发挥重要作用,弹光调制器是由压电驱动器和通光晶体构成的谐振型光机电器件,本设计使用的快轴可调弹光调制器,采用一种45°双驱动的结构,其相位调制幅值能够通过根据驱动电压灵活调节,可以实现快轴方位角和相位延迟量灵活调节,在偏振调制领域有着巨大的优势,其行波工作模式在椭偏测量方面表现出极大应用价值。但在工作过程中,器件会由于自身振动从而产生热耗散,导致谐振频率发生偏移,从而影响到自身调制状态,尤其是在大相位延迟量的调制状态下,温漂现象尤为严重,使双供给电压之间的相位差不稳定、谐振频率不稳定,极大的影响了对于入射光的调制效率。为了保证快轴可调弹光调制器在工作时,能提供稳定的调制能力,提出了一种闭环控制系统,主要可以分为以下四个方面:根据快轴可调弹光调制器的构成及工作过程,对热耗散动态变化进行建模,针对其工作不稳定的因素进行分析,并以此为依据对快轴可调弹光调制闭环控制系统进行方案设计。其次,以现场可编程门阵列为控制核心进行硬件系统设计,包括高压放大电路、模数转换采集电路、数模转换电路和通用异步收发器串口通讯电路的设计。再次,完成了基于FPGA的直接数字频率合成技术信号发生器程序的设计、基于数字锁相的信号提取模块设计、自动调节系统设计以及模数采集、数模转换和串口通信程序的设计,从而实现对快轴可调弹光调制器稳定性的控制。最后,搭建了快轴可调弹光调制闭环控制系统实验平台,对快轴可调弹光调制器的稳定性进行了测试。实验结果表明:该系统加载反馈控制后,半波状态下稳定相对误差为3.22%,四分之一波为3.73%,符合预设的快轴可调弹光调制器在纯行波工作状态相对误差在5%以内。
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