[发明专利]基于光束相干合成的相位调制器性能参数测试装置

权利要求书

1.一种基于光束相干合成的相位调制器性能参数测试装置，所述的相位调制器性能参数包括相移系数和谐振频率，其中所述的相移系数即施加单位电压时光束相位的改变量，其特征在于：包括激光器（1）、1×2光纤分束器（2）、第一、第二、第三、第四光纤（31、32、33、34）、相位调制器（4）、第一光纤准直器（51）、第二光纤准直器（52）、合束透镜（6）、分光棱镜（7）、第一显微物镜（81）、第二显微物镜（82）、数字相机（9）、针孔（10）、光电探测器（11）、频响仪（12）和计算机（13），所述的激光器（1）发出的一束光通过第一光纤（31）后经1×2光纤分束器（2）分成两路，一路光直接经过第二光纤（32）进入所述的第一光纤准直器（51），另一路光经过第三光纤（33）后通过相位调制器（4）接着再经过第四光纤（34）进入所述的第二光纤准直器（52），通过所述的第一光纤准直器（51）和所述的第二光纤准直器（52）生成的两束平行的准直光通过合束透镜（6）和分光棱镜（7）形成两个相同的远场干涉光斑，两个远场干涉光斑分别经第一显微物镜（81）放大后进入数字相机（9）和经第二显微物镜（82）放大后经过针孔（10）进入光电探测器（11），内置于计算机（13）的相移系数测量算法和谐振频率测量算法用来分析数字相机（9）和光电探测器（11）探测到的光斑信息，得到相位调制器（4）的相移系数和谐振频率。

2.根据权利要求1所述一种基于光束相干合成的相位调制器性能参数测试装置，其特征在于：所述激光器（1）是基模窄线宽光纤耦合输出激光器。

3.根据权利要求1所述一种基于光束相干合成的相位调制器性能参数测试装置，其特征在于：所述相位调制器（4）包括压电式光纤相位调制器、LiNbO₃相位调制器等有光纤接口且通过电压控制的相位调制器。

4.根据权利要求1所述一种基于光束相干合成的相位调制器性能参数测试装置，其特征在于：所述针孔（10）的直径依据远场光斑大小而定，一般小于两束平行准直光同相位时远场干涉光斑中央亮纹的半高全宽。

5.根据权利要求1所述一种基于光束相干合成的相位调制器性能参数测试装置，其特征在于：所述频响仪（12）作为高频信号发生器和高频信号接收器。

6.根据权利要求1所述一种基于光束相干合成的相位调制器性能参数测试装置，其特征在于：所述相移系数测量算法为频响仪（12）向相位调制器发出一个变化周期的离散三角波电压信号，对应每一个电压值通过相机采集一幅图像，从采集的图像计算出光强峰值位置，以所加电压为横坐标，光强峰值位置为纵坐标，做出峰值位置与电压的点列图，从点列图中选取峰值位置从最小值单调增加到对应最大值的点，并对这些点进行线性拟合，得到拟合直线的斜率为a，从点列图中读取光强峰值移动的距离为A，则相位调制器的相移系数β可由如下公式求得：

β=2πaA.]]>

7.根据权利要求1所述一种基于光束相干合成的相位调制器性能参数测试装置，其特征在于：所述谐振频率的测量算法包括谐振频率的粗略估计算法和精确测量算法；谐振频率的粗略估计算法为频响仪向所述相位调制器施加一定频率范围的正弦扫描电压信号，扫描电压信号的幅值较小，在扫频过程中观察相机采集到的远场光斑形态，远场干涉条纹会有一个从清晰到模糊再到清晰的过程，目测远场干涉条纹最模糊时所对应的频率即为相位调制器的谐振频率；谐振频率的精确测量算法为频响仪向所述相位调制器施加频率逐渐增加的小振幅正弦电压信号，频率间隔根据具体器件和测量精度而定，光电探测器前的针孔对准两光束无相位差时远场干涉光斑的中央亮纹，对应每一个频率采集一定时长的光电探测器探测到的电压值，由于温度变化、外界震动等因素的影响，采集到的电压信号会在一定范围内缓慢变化，在缓慢变化的曲线上会叠加一个由于相位调制器的高频调制而引入的电压值的高频振动，以信号最大值和最小值中间附近的某个值作为基准，选择以这个基准值为振动中心的一小段高频振动信号，计算该小段信号的高频振动幅值，做出幅频特性曲线，幅值最大时对应的频率就是该器件的谐振频率。