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實(shí)驗名稱(chēng)：激光干涉儀數字仿真及控制研究 測試設備：高壓放大器、壓電換能器、電光調制器、光電探測器、分光器等。 實(shí)驗過(guò)程： 圖1：實(shí)驗裝置圖。激光束用實(shí)線(xiàn)表示，電信號用虛線(xiàn)表示，EOM：電光調制器。BS：分光器。HVAMP：高壓放大器。PD：光電探測器。FPGA：現場(chǎng)可編程門(mén)陣列。PZT：壓電換能器。 實(shí)驗設置如圖1所示。相位調制(90MHz)的激光束被注入線(xiàn)性腔，其失諧由壓電換能器(PZT)驅動(dòng)�？涨挥蓛蓚�(gè)間隔距離為28mm的反射鏡組成。反射光被50%的分光器反射并由寬帶光電探測器(PD1)檢測。之后的光電流被解調，其基準來(lái)自與調制激光器相同的本地振蕩器。通過(guò)光學(xué)腔透射的激光由另一個(gè)光電探測器(PD2)探測，并且探測到的光電流被用作光學(xué)功率參考。誤差信號和光功率參考被發(fā)送到I/O連接器。I/O連接器上的16位模數轉換器(ADC)將上述兩個(gè)模擬信號轉換成數字信號，并將其輸入現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)中。在FPGA上運行的控制器的數字程序是用Labview組成和調試的。程序輸出由16位數模轉換器將數字信號轉換為模擬信號，連接到高壓放大器，然后連接到腔的PZT上以驅動(dòng)腔失諧。 圖2：閉環(huán)反饋控制示意圖。G1(s)為控制器的傳遞函數，G2(s)是控制對象的傳遞函數。SP代表設定點(diǎn)，C(s)代表腔失諧誤差信號。藍色部分是測量系統頻率響應的示意圖。 實(shí)驗采用閉環(huán)反饋控制。示意圖如圖2所示。受控系統的誤差信號由數字比例積分控制器處理，然后反饋到腔體中。 圖3：系統的頻率響應圖。 如圖2所示，系統的頻率響應是用信號分析儀通過(guò)向壓電陶瓷注入一個(gè)正弦信號并檢測相應的誤差信號來(lái)測量的。圖3給出了在沒(méi)有伺服系統控制下的開(kāi)環(huán)頻率響應和在有伺服系統控制下的閉環(huán)頻率響應。它表明，數字控制系統在很大程度上抑制了低于1kHz的振動(dòng)噪聲。系統帶寬主要受到壓電陶瓷的機械共振的限制。圖4顯示了鎖定和解鎖狀態(tài)下的誤差信號的噪聲譜。在1kHz的峰值表明，在控制帶寬的邊緣有輕微的振蕩。本底噪聲是在法布里-珀羅空腔不發(fā)生共振時(shí)測量的。 圖4：誤差信號頻譜。 實(shí)驗結果： 圖5（a）：具有自適應PI總增益的腔透射功率和誤差信號。 圖5（b）：具有非自適應PI總增益的腔透射功率和誤差信號。 為了驗證所設計的數字控制系統在激光功率變化條件下的控制能力，對入射激光用10Hz方波進(jìn)行強度調制。實(shí)驗結果如圖5所示。圖5(a)給出了具有自適應總增益的誤差信號和腔透射。圖5(b)給出了具有非自適應總增益的誤差信號和腔透射。紅線(xiàn)代表誤差信號，藍線(xiàn)代表空腔透射功率。可以看出，當激光功率變化時(shí)，系統的透射光隨入射光變化，但誤差信號仍保持為零，說(shuō)明自適應的總增益可以有效地保持系統穩定。而在非自適應的總增益下系統的誤差信號和透射光均發(fā)生震蕩。此時(shí)系統不穩定。 高壓放大器推薦：ATA-7030 圖：ATA-7030高壓放大器指標參數 本資料由Aigtek安泰電子整理發(fā)布，更多案例及產(chǎn)品詳情請持續關(guān)注我們。西安安泰電子Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線(xiàn)，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。高壓放大器https://www.aigtek.com/products/bk-gyfdq.html |
