柴金華 陳飛

(陸軍炮兵防空兵學(xué)院軍用光電工程教研室,合肥 230031)

1 引 言

準(zhǔn)平行光干涉是多個(gè)激光束之間的干涉,光束之間有一定夾角,但夾角很小,即光束與光束之間是準(zhǔn)平行的,從而在遠(yuǎn)處仍然可以有較大重迭區(qū)域.準(zhǔn)平行光干涉有很多應(yīng)用,其需求是使干涉區(qū)域中干涉極強(qiáng)光斑始終作用于目標(biāo),而做到這一點(diǎn)的關(guān)鍵是要實(shí)時(shí)進(jìn)行相位控制,這種相控方法可以借鑒光纖激光器的相干合成方法[1?6].

目前相干合成有多種方法,例如外差鎖相法[7,8]、隨機(jī)并行梯度下降算法[9?12],自參考自同步鎖相法[13?15]以及多抖動(dòng)法[16?21]等.外差法需要一束參考光,同時(shí)對光纖激光器準(zhǔn)直陣列和光纖激光器探測器陣列排布要求比較高.而隨機(jī)并行梯度下降算法不需要參考光束,只需要一個(gè)光電探測器,對光纖激光器準(zhǔn)直器陣列排布要求不高.但是要執(zhí)行梯度下降算法,對算法的執(zhí)行效率和計(jì)算機(jī)的處理能力有較高的要求[10].

相比以上兩種方法,多抖動(dòng)法不需要參考光,只需要一個(gè)光電探測器,實(shí)驗(yàn)光路較為簡單.設(shè)定多個(gè)頻率的正弦信號加載在相位調(diào)制器,通過乘法器和積分器的相關(guān)檢測方法實(shí)現(xiàn)相位差的識(shí)別與反饋信號的輸出[16,17].考慮到抖動(dòng)法不需要參考光的優(yōu)勢,本文提出一種濾波型多抖動(dòng)相控方案.首先進(jìn)行該方案的理論分析,并在此基礎(chǔ)上闡明濾波型多抖動(dòng)相控原理,然后進(jìn)行數(shù)值分析與模擬實(shí)驗(yàn),以說明濾波型多抖動(dòng)相控方法的可行性.

2 準(zhǔn)平行光干涉的濾波型多抖動(dòng)相位控制方案

準(zhǔn)平行光干涉的濾波型多抖動(dòng)相位控制系統(tǒng)主要由激光器、分束器、相位調(diào)制器、單模光纖、光纖準(zhǔn)直器、光電探測器、光電信號放大電路、相位差檢測器以及信號發(fā)生器組成.

以二路準(zhǔn)平行光干涉相位控制為例.如圖1所示,激光器發(fā)出的激光經(jīng)過分束器分為兩束,兩光束在光纖中傳播,并受到相位調(diào)制器調(diào)制,每束光最后經(jīng)光纖準(zhǔn)直器準(zhǔn)直,在遠(yuǎn)場目標(biāo)區(qū)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)平行光干涉,光電探測器測得遠(yuǎn)場某點(diǎn)干涉信號后,經(jīng)光電信號放大電路再經(jīng)相位差檢測器得到相位控制信號V1和V2,并加載在相位調(diào)制器上調(diào)節(jié)光束相位,校正光束間的相位差.當(dāng)光束間的相位差為0或者2π的整數(shù)倍時(shí)得到光強(qiáng)的極大值.信號發(fā)生器的作用是為相位調(diào)制器提供調(diào)制信號V0sinω1t和V0sinω2t.

圖1 二路準(zhǔn)平行光干涉相位控制示意圖Fig.1.Schematic diagram of phase control of two beams of quasi parallel light interference.

圖2 N路準(zhǔn)平行光干涉相位控制示意圖Fig.2.Schematic diagram of phase control of N beams of quasi parallel light interference.

同理,N路準(zhǔn)平行光干涉相位控制方案如圖2所示.

3 準(zhǔn)平行光干涉的濾波型多抖動(dòng)相位控制的理論依據(jù)

以二路準(zhǔn)平行光干涉為例,在直角坐標(biāo)系中,假設(shè)兩束準(zhǔn)平行光同時(shí)沿z軸傳播,那么波前z=0處的干涉光強(qiáng)表達(dá)式為

其中I1和I2分別為兩束光的光強(qiáng);第三項(xiàng)為干涉項(xiàng);其中k為波矢量大小;α1,β1為光束1與x軸、y軸的夾角;α2,β2為光束2與x軸、y軸的夾角;φ10,φ20分別為光束1和光束2的初相位.采用LiNbO3晶體相位調(diào)制器,那么,

V1和V2是直流控制電壓,V0sinω1t和V0sinω2t分別是兩光路上相位調(diào)制器的調(diào)制信號,l1和l2分別是兩光路上的光纖長度,n是光纖的折射率,n0是LiNbO3晶體的折射率,r33為LiNbO3晶體的電光系數(shù),d是LiNbO3晶體波導(dǎo)厚度,l為LiNbO3晶體波導(dǎo)長度.

為了簡明起見,做如下定義.

光纖長度及光束夾角引起的相位延遲及相位差

控制電壓引起的相位延遲及相位差

總的相位差

由此可得:

即

再將(4)式展開可得:

利用數(shù)學(xué)關(guān)系式

將(6)式代入(5)式,考慮到貝塞爾函數(shù)隨著階數(shù)的增大,當(dāng)ψ0較小時(shí),J值將趨于0,所以只考慮0,1,2階項(xiàng),得到光強(qiáng)公式:

根據(jù)貝塞爾函數(shù)的多項(xiàng)式展開式[22],當(dāng)ψ0較小時(shí)忽略公式中ψ0的3次項(xiàng)以及3次以上的項(xiàng),即忽略(7)式中J1J2項(xiàng)和J2J2項(xiàng),可得二路準(zhǔn)平行光干涉光強(qiáng)公式:

對于二路準(zhǔn)平行光干涉光路,可以考慮一路有相位調(diào)制器,一路無相位調(diào)制器的簡單情況,重復(fù)上述步驟得到:

在ψ0值很小的情況下,J0(ψ0)的值比J1(ψ0)和J2(ψ0)的值大得多,此時(shí)cosβ12包含項(xiàng)的值也要大于sinβ12包含項(xiàng)的值.要使光強(qiáng)盡可能大,就要使cosβ12盡量大,而sinβ12盡量小.光強(qiáng)取得極值的條件為β12為0或者2π的整數(shù)倍.

采用上述推導(dǎo)方法,同樣得到三路準(zhǔn)平行光干涉強(qiáng)度公式:

其中,β12是光束1和2之間的相位差,β13是光束1和3之間的相位差,β23是光束2和3之間的相位差.

同樣得到四路準(zhǔn)平行光干涉強(qiáng)度公式

同理得N路準(zhǔn)平行光干涉的光強(qiáng)公式

其中,βnr是各光束之間的相位差,式中sinωntsinωrt也可用差頻項(xiàng)cos(ωnt?ωrt)與和頻項(xiàng)cos(ωnt+ωrt)來表示.

4 準(zhǔn)平行光干涉的濾波型多抖動(dòng)相位控制原理

以二路準(zhǔn)平行光干涉為例.由(9)式可知,要想得到二路干涉相干光強(qiáng)的極大值,就要使得β12是0或者2π的整數(shù)倍,滿足此條件時(shí),光強(qiáng)信號中含有sinω1t項(xiàng)和sinω2t項(xiàng)的值應(yīng)為0.因此只需檢測光電信號中含有sinω1t項(xiàng)和sinω2t項(xiàng)的值是否為0,以此作為相位控制的依據(jù).具體做法是:分別設(shè)置中心頻率為f1和f2的帶通濾波器,經(jīng)過測幅電路得到直流電壓信號,將直流電壓信號放大加載至相位調(diào)制器進(jìn)行相位的校正.

擴(kuò)展到N路的情形,根據(jù)(13)式可知cosβnr后含的項(xiàng)當(dāng)中含有調(diào)制頻率的二倍頻項(xiàng)以及和頻項(xiàng)和差頻項(xiàng),為使信號處理方便,不能任意選取調(diào)制頻率.為此,設(shè)定各路信號的調(diào)制頻率為:f1,3f1,5f1···,(2N?1)f1.這樣做的目的是使cosβnr后的頻率項(xiàng)均為f1的偶數(shù)倍頻項(xiàng),而sinβnr后的項(xiàng)均為f1的奇數(shù)倍頻項(xiàng),便于濾波器進(jìn)行信號的分離,實(shí)現(xiàn)相位差信號的提取.

相位差檢測器是實(shí)現(xiàn)相位校正的關(guān)鍵器件,相位差檢測器原理如圖3所示.圖中濾波器ω1,ω2,···,ωN用來識(shí)別sinω1t項(xiàng),sinω2t項(xiàng),···,sinωNt項(xiàng)的值是否為0,如果不為0,后續(xù)測幅電路1,測幅電路2,···,測幅電路N分別測出直流電壓,經(jīng)直流放大器放大,形成相位控制電壓V1,V2,···,VN分別加載到各光路的相位調(diào)制器上.

圖3 相位差檢測器原理圖Fig.3.Principle diagram of phase difference detector.

假定光電探測器的響應(yīng)靈敏度為M,光電探測器的光敏面面積是S,那么輸出的光電流可表示為

經(jīng)過光電信號放大電路轉(zhuǎn)換為電壓信號,光電信號放大電路的增益為A,電流流經(jīng)的電阻阻值為R,那么輸出信號可以表示為

輸出信號分別進(jìn)入N路中心頻率不同的帶通濾波器,帶通濾波器的增益是B,第1路到第N路的信號分別是:

幅度測量電路對光電信號幅度進(jìn)行測量,后經(jīng)直流放大電路得到相位控制電壓.采用單向正電壓控制,假定直流放大電路的增益分別是F1,F2,···,FN,各路施加的相位控制電壓可以表示為:

將各路的相位控制電壓分別加載到各路的相位調(diào)制器上,使相位調(diào)制器調(diào)整光束的相位,最終實(shí)現(xiàn)各光束之間相位的校正.

5 濾波型多抖動(dòng)相位控制的數(shù)值分析與模擬實(shí)驗(yàn)

5.1 數(shù)值分析

以(10)式為基礎(chǔ),對干涉光強(qiáng)分布進(jìn)行數(shù)值分析.取調(diào)制正弦波信號幅度為0.3 V,頻率為5 kHz,兩光束相位差β12范圍為0—2π,相位差取典型值時(shí)光強(qiáng)的數(shù)值曲線如圖4所示,其中上方的曲線是干涉光強(qiáng)曲線,下方的曲線是經(jīng)過濾波器之后的濾波曲線.

圖4 光強(qiáng)隨時(shí)間的變化 (a)β12=0;(b)β12= π/6;(c)β12= π/3;(d)β12= π/2;(e)β12=2π/3;(f)β12=5π/6;(g)β12= π;(h)β12=7π/6;(i)β12=4π/3;(j)β12=3π/2;(k)β12=5π/3;(l)β12=11π/6;(m)β12=2πFig.4.Curve of light intensity via time(a)β12=0;(b) β12= π/6;(c)β12= π/3;(d) β12= π/2;(e)β12=2π/3;(f)β12=5π/6;(g)β12= π;(h)β12=7π/6;(i)β12=4π/3;(j)β12=3π/2;(k)β12=5π/3;(l)β12=11π/6;(m)β12=2π.

圖4(a)的情形,相位差β12=0,光強(qiáng)的最大值約為4,光強(qiáng)曲線幅度最小,由(10)式可知,此時(shí)光強(qiáng)表達(dá)式中只含有調(diào)制頻率f1的2倍頻項(xiàng),即光強(qiáng)曲線的頻率為10 kHz,濾波信號此時(shí)輸出為0,濾波曲線與坐標(biāo)橫軸重合;相位差從0到π/2變化的過程中,如圖4(b)—(d),光強(qiáng)表達(dá)式中調(diào)制頻率的2倍頻項(xiàng)不斷減小,而調(diào)制頻率項(xiàng)不斷增大,光強(qiáng)曲線的波動(dòng)增大,濾波信號的頻率為5 kHz,濾波信號振幅不斷增大,相位差等于π/2時(shí),光強(qiáng)表達(dá)式中只含調(diào)制頻率項(xiàng),即光強(qiáng)曲線的頻率為5 kHz,濾波信號幅度達(dá)到最大;相位差從π/2到π的變化過程如圖4(d)—(g),與相位差從0到π/2變化的過程相反,相位差等于π時(shí),光強(qiáng)值降至最低,此時(shí)光強(qiáng)變化的幅度也最小,光強(qiáng)曲線的頻率也是10 kHz,濾波信號輸出為0,濾波曲線同樣與坐標(biāo)橫軸重合.同理,相位差從π到2π的變化過程與0—π的過程類似.

5.2 模擬實(shí)驗(yàn)

按照準(zhǔn)平行光干涉的相控方案,當(dāng)激光器參數(shù)確定,光纖光路確定,光纖準(zhǔn)直器布局確定,亦即準(zhǔn)平行光在空間的角度確定,目標(biāo)區(qū)某點(diǎn)的光強(qiáng)完全取決于總相位差β12(以二路為例);而β12完全由反饋回路及相位調(diào)制器進(jìn)行校正,最終實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)最大.這樣可以用模擬實(shí)驗(yàn)來模擬相位控制的過程,因而可以考慮將光纖準(zhǔn)直器所發(fā)射的空間光束的相干用光纖耦合器中兩束光相干來模擬,為此,采用光纖M-Z干涉型光路模擬遠(yuǎn)場某一點(diǎn)光強(qiáng)變化情況,光電信號變化即為干涉光強(qiáng)變化,由示波器記錄變化波形.

實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示,主要有1550 nm窄線寬激光器、單模光纖、光纖耦合器、相位調(diào)制器、直流穩(wěn)壓電源、PIN型光電探測器,光電信號放大電路、UAF42帶通濾波器模塊、AD637有效值檢測模塊、OP07加法器模塊、TLC2652直流電壓放大電路模塊,信號發(fā)生器以及示波器.

按照激光器、信號發(fā)生器、示波器、直流穩(wěn)壓電源的順序依次打開電源.調(diào)制正弦波信號的幅度是0.3 V,頻率是5 kHz.首先斷開反饋控制回路,示波器記錄波形,此時(shí)圖5中1○端口輸出的是相控前的濾波波形,2○端口輸出的是相控前的干涉波形.隨后在系統(tǒng)中接入AD637有效值檢測模塊以及TLC2652直流電壓放大電路模塊,反饋控制電壓信號通過OP07加法器模塊加載到相位調(diào)制器上,利用示波器記錄波形,此時(shí)1○端口輸出的是相控后的濾波波形,2○端口輸出的是相控后的干涉波形.模擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)物圖如圖6所示.

示波器記錄相位控制前后典型情形下的波形如圖7所示.圖中,上方波形(CH1通道)為濾波波形,下方波形(CH2通道)為干涉波形.

利用電壓表測量各情形的相位控制電壓,得到相位控制電壓數(shù)據(jù)如表1所列.

表1 不同情形的相位控制電壓輸出(V)Table 1.Output voltage of phase control in different cases(V).

從示波器上讀取相控前后干涉波形的電壓值的最大值,它反映了相控前后光強(qiáng)的最大值,數(shù)據(jù)如表2所列.

圖5 濾波型多抖動(dòng)相位控制的模擬實(shí)驗(yàn)框圖Fig.5.Frame diagram of simulation experiment of fi lter type multi-dithering phase control.

圖6 濾波型多抖動(dòng)相位控制的模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖Fig.6.Device diagram of simulation experiment of fi lter type multi-dithering phase control.

圖7 實(shí)驗(yàn)中典型情形的波形圖 (a)情形1;(b)情形2;(c)情形3;(d)情形4;(e)情形5Fig.7.Diagram of wave pattern for typical cases in the experiment:(a)Case one;(b)case two;(c)case three;(d)case four;(e)case fi ve.

表2 不同情形下相控前后光強(qiáng)最大值(以電壓值表示)Table 2.Maximum of light intensity before and after phase control in different cases(represented by voltage value).

圖7(a)相控前后的波形變化很小,干涉波形的最大值分別為720 mV和728 mV.728 mV是實(shí)驗(yàn)中獲得的最大值,濾波波形幅度很小,主要來自電路噪聲.對比圖4(a)情形,圖4(a)的中干涉波形的最大值為4,達(dá)到了整個(gè)數(shù)值分析的最大值,濾波波形的幅度為0.可見,圖7(a)對應(yīng)圖4(a),即相位差為0的情形.此時(shí)實(shí)驗(yàn)測得的相位控制電壓為0.03 V,相控作用可忽略.

圖7(b)中相控前干涉波形的最大值為616 mV,濾波波形有一定幅度.對比圖4(a)—(d)的波形變化,按照光強(qiáng)最大值的數(shù)值比例考慮,可知圖7(b)相控前對應(yīng)圖4(a)—(d)之間的某情形,即相位差在0—π/2的某種情形.圖7(b)相控后干涉波形的最大值為432 mV,濾波波形有一定幅度.對比圖4(g)—(j)之間的波形變化,按照光強(qiáng)最大值的數(shù)值比例考慮,可知圖7(b)相控后對應(yīng)圖4(g)—(j)之間的某情形,即相位差在π—3π/2的某種情形.實(shí)驗(yàn)測得的相位控制電壓為3.15 V,通過相位控制,相位差向2π方向校正.

圖7(c)相控前干涉波形的最大值為520 mV,相控前的濾波波形的幅度最大,頻率為5 kHz.對比圖4(d)的情形,圖4(d)中干涉波形的最大值為2.5,濾波波形幅度最大,頻率為5 kHz.可見,圖7(c)相控前對應(yīng)圖4(d),即相位差為π/2的情形.實(shí)驗(yàn)測得的相位控制電壓為4.45 V.圖7(c)相控后的干涉波形的最大值為720 mV,接近于整個(gè)實(shí)驗(yàn)最大值的情形,采用的是正向電壓控制,可見圖7(c)相控后對應(yīng)圖4(m),即相位差為2π情形,而不是圖4(a)相位差為0的情形.

圖7(d)相控前后干涉波形的最大值分別為408 mV和592 mV,濾波波形有一定幅度.按照上述同樣的思路分析可知,圖7(d)相控前對應(yīng)圖4(d)—(g)之間的某情形,即對應(yīng)于相位差在π/2和π之間的某個(gè)值,且更接近于π/2的某種情形. 圖7(d)相控后對應(yīng)圖4(g)—(m),即3π/2和2π之間的某個(gè)值.實(shí)驗(yàn)測得的相位控制電壓為3.07 V,通過相位控制,相位差向接近于2π方向校正.

圖7(e)相控前后的波形變化也很小,干涉波形的最大值分別是280 mV和304 mV.280 mV是實(shí)驗(yàn)中獲得的最小值,濾波波形的幅度也很小,主要來自電路噪聲.對比圖4(g)的情形,圖4(g)中干涉波形的值接近于0,達(dá)到了整個(gè)數(shù)值分析的最小值,濾波波形幅度為0.可見,圖7(e)對應(yīng)圖4(g),即相位差為π的情形.此時(shí)實(shí)驗(yàn)測得的相位控制電壓為0.04 V,相控作用很小.

綜合所述可知,相位差在0—π/2,π/2,π/2—π所代表的各種情形,均有相位控制電壓的輸出,并且校正相位差,使相位差向2π方向校正.

需要說明的是相位差為0時(shí),產(chǎn)生很小的相位控制電壓,使得相位差在0附近;而相位差為π時(shí),也產(chǎn)生很小的相位控制電壓,但相位校正的過程不斷進(jìn)行,使得相位差向2π方向校正.

實(shí)驗(yàn)中相位變化主要源于單模光纖的雙折射,導(dǎo)致波形的周期性變化.由于波形變化是緩慢的,能夠反映出相控前后波形的明顯變化.

5.3 相位控制的性能分析

首先對相位控制實(shí)驗(yàn)的控制帶寬進(jìn)行分析.控制帶寬反映了系統(tǒng)的響應(yīng)速度,控制帶寬越大,系統(tǒng)的響應(yīng)速度就越快[23].實(shí)驗(yàn)的控制帶寬主要與相位控制器件的響應(yīng)速度有關(guān),包括:

1)光電探測器的響應(yīng)時(shí)間為t1;

2)光電信號放大電路的響應(yīng)時(shí)間為t2;

3)帶通濾波器電路的響應(yīng)時(shí)間為t3;

4)幅度檢測電路的響應(yīng)時(shí)間為t4;

5)直流電壓放大電路的響應(yīng)時(shí)間為t5;

6)相位控制信號加載到相位調(diào)制器的傳輸時(shí)間為t6.

假設(shè)一次相位控制的時(shí)間為T,那么時(shí)間T可以表示為

光電探測器的響應(yīng)時(shí)間為納秒量級時(shí),t1可以忽略;實(shí)驗(yàn)中所用光電信號放大電路的主控芯片OP37的帶寬增益積為63 MHz(即信號放大倍數(shù)與帶寬的乘積),電路放大倍數(shù)為10倍,那么此時(shí)帶寬為6.3 MHz,遠(yuǎn)高于調(diào)制頻率,因而t2可以忽略;AD637有效值測量電路在小幅度情況下的帶寬在1 MHz以上,遠(yuǎn)高于調(diào)制頻率,因而t4可以忽略;TLC2652帶寬增益積為1.9 MHz,放大倍數(shù)為100倍,那么帶寬為190 kHz,因而響應(yīng)時(shí)間為5.3μs;調(diào)制信號和相位控制信號加載到相位調(diào)制器的傳輸時(shí)間t6忽略不計(jì).所以,實(shí)際的相位控制時(shí)間主要考慮濾波電路響應(yīng)時(shí)間t3和直流電壓放大電路的響應(yīng)時(shí)間t5,帶通濾波器的中心頻率為5 kHz,帶寬為2.5 kHz,響應(yīng)時(shí)間為0.4 ms,此時(shí)電路的響應(yīng)總時(shí)間近似為T1,則T1=t3+t5,因而實(shí)驗(yàn)的控制帶寬可以表示為

當(dāng)采用帶寬更寬、性能更加優(yōu)良的帶通濾波器后,實(shí)驗(yàn)的控制帶寬還能進(jìn)一步提高.

實(shí)驗(yàn)中測得的相位控制信號輸出電壓范圍是0.03—4.45 V,根據(jù)(17)式,相位控制電壓的大小與濾波信號的幅度成正比,相位差為π/2時(shí)產(chǎn)生的相位控制電壓最大,要使相控后相位差達(dá)到2π,那么此時(shí)相位控制所要達(dá)到的量應(yīng)為3π/2,實(shí)驗(yàn)所用相位調(diào)制器的半波電壓約為3.1 V,對應(yīng)的相位控制電壓理論值應(yīng)為4.65 V,實(shí)驗(yàn)中測得最大輸出電壓為4.45 V,實(shí)測的最大控制電壓與理論值接近.

6 結(jié) 論

提出了一種準(zhǔn)平行光干涉的濾波型多抖動(dòng)相控方案,給出了濾波型多抖動(dòng)相控理論分析,并進(jìn)行了數(shù)值分析和模擬實(shí)驗(yàn)研究,分析了相控前后干涉波形的變化,說明了相控方法的有效性.

濾波型多抖動(dòng)法與經(jīng)典的多抖動(dòng)法都是利用調(diào)制頻率來識(shí)別相位差,所不同的是濾波型多抖動(dòng)法是通過濾波來識(shí)別相位差,通過測幅電路實(shí)現(xiàn)反饋電壓輸出.而經(jīng)典的多抖動(dòng)法是通過乘法和積分電路實(shí)現(xiàn)相位差的識(shí)別與反饋電壓輸出[16,17,19].因?yàn)槌朔ㄆ饕髤⒖夹盘柕姆群苄?因此造成了參考信號的取值范圍很小.同時(shí)還要考慮積分時(shí)間與調(diào)制周期的關(guān)系,通常要求積分時(shí)間是調(diào)制周期的10倍以上,降低了系統(tǒng)的控制帶寬[17],而濾波型多抖動(dòng)法的反饋回路不需要參考信號.另外,處理多路信號時(shí),濾波型多抖動(dòng)法采用信號并行處理的方法,各路之間的信號不影響,因而隨著光束數(shù)目的增多對于控制帶寬無明顯影響.而經(jīng)典的多抖動(dòng)法隨著光束數(shù)目的增多,容易造成光束間相位變化混亂,控制算法的復(fù)雜度提高,導(dǎo)致處理速度變慢,從而降低了系統(tǒng)的控制帶寬[19].

模擬實(shí)驗(yàn)得到的濾波型多抖動(dòng)法的控制帶寬約為2.5 kHz,采用并行處理的方法,光束數(shù)目增多時(shí)不會(huì)降低控制帶寬,相位控制信號的輸出范圍是0.03—4.45 V.以上表明,該方法也是一種可用的相控方法.

濾波型多抖動(dòng)相控方法,用濾波器來識(shí)別各頻率對應(yīng)項(xiàng)的值是否為0,此時(shí)相位差為2π的整數(shù)倍,通過反饋控制使得兩束光的相位鎖定到同相.在實(shí)際應(yīng)用中,也有可能需要將相位鎖定在任意相位,此時(shí)通過濾波器的各頻率對應(yīng)項(xiàng)的值不再是零值,將此非零值作為參考值,偏離此參考值則反饋相位調(diào)制器,同樣可以將相位鎖定在任意相位上.

在實(shí)驗(yàn)中,用光纖M-Z干涉的光強(qiáng)模擬準(zhǔn)平行光空間干涉的某一空間點(diǎn)的光強(qiáng),這主要是考慮到M-Z干涉容易實(shí)現(xiàn),且不影響相位控制反饋回路的研究.如果要分析準(zhǔn)平行光干涉在相控情況下光強(qiáng)的空間分布,則需要采用光纖準(zhǔn)直器構(gòu)成準(zhǔn)平行光的空間干涉,對該問題將做進(jìn)一步研究.另外,以二束光實(shí)驗(yàn)來證實(shí)相控反饋的可行,以此相控回路為基本單元將為三束光以及三束以上的多光束實(shí)驗(yàn)研究奠定基礎(chǔ).

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