[發(fā)明專利]基于光束相干合成的相位調(diào)制器性能參數(shù)測試裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210485286.8
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102998094A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚毅;耿超;羅文;劉紅梅;武云云;李新陽
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01M11/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明

1.一種基于光束相干合成的相位調(diào)制器性能參數(shù)測試裝置，所述的相位調(diào)制器性能參數(shù)包括相移系數(shù)和諧振頻率，其中所述的相移系數(shù)即施加單位電壓時光束相位的改變量，其特征在于：包括激光器（1）、1×2光纖分束器（2）、第一、第二、第三、第四光纖（31、32、33、34）、相位調(diào)制器（4）、第一光纖準(zhǔn)直器（51）、第二光纖準(zhǔn)直器（52）、合束透鏡（6）、分光棱鏡（7）、第一顯微物鏡（81）、第二顯微物鏡（82）、數(shù)字相機(jī)（9）、針孔（10）、光電探測器（11）、頻響儀（12）和計算機(jī)（13），所述的激光器（1）發(fā)出的一束光通過第一光纖（31）后經(jīng)1×2光纖分束器（2）分成兩路，一路光直接經(jīng)過第二光纖（32）進(jìn)入所述的第一光纖準(zhǔn)直器（51），另一路光經(jīng)過第三光纖（33）后通過相位調(diào)制器（4）接著再經(jīng)過第四光纖（34）進(jìn)入所述的第二光纖準(zhǔn)直器（52），通過所述的第一光纖準(zhǔn)直器（51）和所述的第二光纖準(zhǔn)直器（52）生成的兩束平行的準(zhǔn)直光通過合束透鏡（6）和分光棱鏡（7）形成兩個相同的遠(yuǎn)場干涉光斑，兩個遠(yuǎn)場干涉光斑分別經(jīng)第一顯微物鏡（81）放大后進(jìn)入數(shù)字相機(jī)（9）和經(jīng)第二顯微物鏡（82）放大后經(jīng)過針孔（10）進(jìn)入光電探測器（11），內(nèi)置于計算機(jī)（13）的相移系數(shù)測量算法和諧振頻率測量算法用來分析數(shù)字相機(jī)（9）和光電探測器（11）探測到的光斑信息，得到相位調(diào)制器（4）的相移系數(shù)和諧振頻率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于光束相干合成的相位調(diào)制器性能參數(shù)測試裝置，其特征在于：所述激光器（1）是基模窄線寬光纖耦合輸出激光器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于光束相干合成的相位調(diào)制器性能參數(shù)測試裝置，其特征在于：所述相位調(diào)制器（4）包括壓電式光纖相位調(diào)制器、LiNbO₃相位調(diào)制器等有光纖接口且通過電壓控制的相位調(diào)制器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于光束相干合成的相位調(diào)制器性能參數(shù)測試裝置，其特征在于：所述針孔（10）的直徑依據(jù)遠(yuǎn)場光斑大小而定，一般小于兩束平行準(zhǔn)直光同相位時遠(yuǎn)場干涉光斑中央亮紋的半高全寬。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于光束相干合成的相位調(diào)制器性能參數(shù)測試裝置，其特征在于：所述頻響儀（12）作為高頻信號發(fā)生器和高頻信號接收器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于光束相干合成的相位調(diào)制器性能參數(shù)測試裝置，其特征在于：所述相移系數(shù)測量算法為頻響儀（12）向相位調(diào)制器發(fā)出一個變化周期的離散三角波電壓信號，對應(yīng)每一個電壓值通過相機(jī)采集一幅圖像，從采集的圖像計算出光強(qiáng)峰值位置，以所加電壓為橫坐標(biāo)，光強(qiáng)峰值位置為縱坐標(biāo)，做出峰值位置與電壓的點(diǎn)列圖，從點(diǎn)列圖中選取峰值位置從最小值單調(diào)增加到對應(yīng)最大值的點(diǎn)，并對這些點(diǎn)進(jìn)行線性擬合，得到擬合直線的斜率為a，從點(diǎn)列圖中讀取光強(qiáng)峰值移動的距離為A，則相位調(diào)制器的相移系數(shù)β可由如下公式求得：

β=2πaA.]]>

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于光束相干合成的相位調(diào)制器性能參數(shù)測試裝置，其特征在于：所述諧振頻率的測量算法包括諧振頻率的粗略估計算法和精確測量算法；諧振頻率的粗略估計算法為頻響儀向所述相位調(diào)制器施加一定頻率范圍的正弦掃描電壓信號，掃描電壓信號的幅值較小，在掃頻過程中觀察相機(jī)采集到的遠(yuǎn)場光斑形態(tài)，遠(yuǎn)場干涉條紋會有一個從清晰到模糊再到清晰的過程，目測遠(yuǎn)場干涉條紋最模糊時所對應(yīng)的頻率即為相位調(diào)制器的諧振頻率；諧振頻率的精確測量算法為頻響儀向所述相位調(diào)制器施加頻率逐漸增加的小振幅正弦電壓信號，頻率間隔根據(jù)具體器件和測量精度而定，光電探測器前的針孔對準(zhǔn)兩光束無相位差時遠(yuǎn)場干涉光斑的中央亮紋，對應(yīng)每一個頻率采集一定時長的光電探測器探測到的電壓值，由于溫度變化、外界震動等因素的影響，采集到的電壓信號會在一定范圍內(nèi)緩慢變化，在緩慢變化的曲線上會疊加一個由于相位調(diào)制器的高頻調(diào)制而引入的電壓值的高頻振動，以信號最大值和最小值中間附近的某個值作為基準(zhǔn)，選擇以這個基準(zhǔn)值為振動中心的一小段高頻振動信號，計算該小段信號的高頻振動幅值，做出幅頻特性曲線，幅值最大時對應(yīng)的頻率就是該器件的諧振頻率。