1 中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室，陕西 西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
3 烟台大学光电信息科学技术学院，山东 烟台 264003
多普勒差分干涉仪基于一种新型中高层大气风场探测系统，通过计算干涉图相位变化量反演观测目标源光谱的多普勒频移，实现大气风场测量。基准相位作为确定风场多普勒频移量的必要参数，其稳定性是保证风速测量精度的核心指标之一。针对非对称量相位漂移、相位斜率漂移和干涉图相位漂移这三项影响干涉仪基准相位的因素开展研究，基于多普勒差分干涉原理对其相位热漂移开展了理论分析，提出了各项因素相位漂移量的分离测试方法，并基于近红外多普勒差分干涉仪开展了实验测试。环境温度波动为0.27 ℃时，相位斜率变化量为670 mrad/m，干涉图相位漂移波动范围为8.9 mrad；修正干涉图相位漂移后，非对称量相位漂移约为4.7 mrad，均方根为0.98 mrad，等效风速测量误差为0.81 m/s。通过温度拉偏实验，得到非对称量相位漂移随温度的变化率为-493 mrad/℃的结论。
大气光学 中高层大气风场探测 多普勒差分干涉仪 相位稳定性 测试与分析 光学学报
2022, 42(18): 1801003
1 中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室, 上海 200080
2 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200080
3 中国科学院大学, 北京 100049
合成孔径激光雷达具有成像分辨率与探测距离无关的特点。与微波相比,激光波长至少小3个数量级,因此能实现更高分辨率的成像,但是波长更短时成像更容易受系统自身引入的相位误差的影响,从而导致成像模糊。为了消除该误差对成像的影响,提出采用光学锁相环(OPLL)技术抑制编码合成孔径激光雷达的系统随机相位噪声。在发射端,激光信号经编码信号驱动的电光调制器调制后用于探测目标;在接收端,对接收到的回波信号与本振光进行正交解调。所提出的基于OPLL的编码合成孔径激光雷达工作在1550 nm波段,调制带宽为1.25 GHz,脉冲重复频率最高可达1.2 MHz/s。实验结果表明,在没有OPLL时,系统随机相位波动大于100 rad,采用OPLL后,系统内部相位稳定度优于0.1 rad,大幅度提高了系统自身的相位稳定度和方位向合成成像精度。
相干光学 合成孔径雷达 光学锁相环 误差传递函数 相位稳定度
强激光与粒子束
2020, 32(10): 103002
天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
为了消除环境因素(尤其是振动和温度波动)在物体表面三维形貌测量中的影响,基于正弦相位调制(SPM)发展了一种光纤干涉条纹相位稳定技术。利用马赫-泽德光纤干涉仪结构和杨氏双孔干涉原理实现高密度的余弦分布干涉条纹投射。利用两光纤干涉臂端面的菲涅尔反射生成迈克尔逊干涉信号,由光电探测器(PD)检测后送入相位控制系统。采用相位生成载波的方法提取干涉信号的相位,并将生成的补偿信号闭环反馈给压电陶瓷驱动器,与正弦相位调制信号相加后共同驱动压电陶瓷,补偿环境因素带来的相位漂移,实现干涉条纹相位的稳定。环境因素对条纹相位的影响低于57 mrad,实验结果验证了该方法可行性。
正弦相位调制 光纤干涉 相位稳定 闭环反馈 SPM fiber-optic interference phase stabilization closed-loop feedback
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
在基于条纹投射的物体表面形貌测量中, 温度漂移和振动是造成条纹相位漂移的主要因素。为了稳定条纹相位, 在相位补偿系统 (PCS)中运用峰值检测简化相位提取过程, 发展了一种基于正弦相位调制的干涉条纹相位稳定技术。将光纤缠绕在柱形压电陶瓷 (PZT)上, 向 PZT注入正弦驱动电压实现对干涉条纹相位的正弦相位调制。运用 2×2光纤耦合器分光, 结合马赫-泽德干涉与杨氏干涉结构实现条纹投射。光电探测器检测两端面反射信号形成的迈克尔逊干涉信号, 从中提取环境因素引起的相位漂移, 运用旋转坐标数字机进行快速反正弦计算, 生成的补偿信号与调制信号叠加后共同驱动 PZT, 实现条纹相位稳定。实验结果表明, 条纹相位稳定精度为 5.5 mrad, 较好地消除环境因素引起的相位漂移。
精密测量 表面形貌 正弦相位调制 相位稳定 峰值检测 precision measurement surface profile SPM phase stabilization peak detection
1 中国电子科技集团公司 第54研究所, 石家庄 050081
2 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
理论分析了兰州重离子加速器腔体的低电平稳定系统中各传输通道对腔体的长期稳定度的影响，根据现有低电平稳定系统的实际情况，提出了用附加测试电缆来补偿反馈电缆漂移的方法。测试了环境温度的变化对电缆在实施补偿前后的相位与损耗的影响，测试结果表明：采用电缆补偿后的长期相位稳定度可以降低到原来的1/50，长期幅度漂移可以最少降低到原来的1/10。
电缆相位补偿 电缆损耗补偿 长期相位稳定度 长期幅度稳定度 phase compensation loss compensation longterm phase stability longterm amplitude stability
1 中国科学院 兰州近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院 研究生院, 北京 100049
为控制高频加速腔体产生具有稳定的幅度、相位和频率的射频加速电场, 设计了实验环高频低电平控制系统。为保证控制的稳定性、可靠性和实时性, 系统各功能模块以硬件模拟电路为主体, 同时为了协调控制各功能模块的工作并补偿某些功能模块的非线性误差, 增加了数字模块。该系统由相位稳定、幅度稳定和频率调谐３个子系统组成, 采用高频鉴相、PID控制、DSP和FPGA等技术。目前, 控制系统通过了长期稳定性的实验和高功率实验,幅度控制精度±3％, 相位控制精度±2°, 频率调谐精度±5°。
腔体建模 鉴相 PID控制 相位稳定 cavity model PID RF phase detect DSP DSP FPGA第11期丛岩等:兰州冷却储存实验环高可靠性低电平 由等效电路推导出腔体的传递函数Ｈ(s)=(ω0／Q)sS２ FPGA Q为腔体的品质因数 S为复频域自变量。2PID幅度稳定控制系统 强激光与粒子束
2010, 22(11): 2699
1 中国科学院 高能物理研究所,北京100049
2 中国科学院 研究生院,北京100049
3 北京微波测试研究所,北京 100845
为研究BEPCⅡ直线加速器次谐波聚束系统使用的两台固态放大器(20 kW/142.8 MHz,10 kW/571.2 MHz)的相位特性,利用基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字测量方法对两台固态放大器的脉内相移和相位稳定度进行了测量。测量系统硬件包括频率综合器、FPGA数字信号处理板和PC;软件部分包括FPGA内部算法、通信及PC端界面程序。该测量系统能真实地反映两台固态放大器的相位特性,为次谐波聚束器的相位补偿提供了参考。
次谐波聚束器 固态放大器 脉内相移 相位稳定度 现场可编程门阵列 sub-harmonic bunchers solid-state amplifier phase shift in pulse phase stability field programmable gate array
1 华东师范大学物理系,光谱学与波谱学教育部重点实验室, 上海 200062
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
脉冲宽度40 fs,功率1.1 W的载波包络相位(CEP)稳定的飞秒激光脉冲在充氩气的空芯光纤内由于自相位调制频谱展宽，通过啁啾镜和斜劈补偿色散,最终可获得脉冲宽度为6 fs的载波包络相位稳定的强激光脉冲。将之应用到高次谐波实验中得到了脉冲宽度为500 as的单个阿秒脉冲。
超快光学 6 fs脉冲 频谱展宽 载波包络相位稳定 高次谐波
1 中国科学院高能物理研究所加速器中心,北京,100039
2 中国科学院高能物理研究所自由电子激光室,北京,100080
为实现北京自由电子激光(BFEL)的受激辐射与饱和振荡,加速器的微波功率相位稳定度要小于1°。对微波相位的变化与速调管高压调制器人工线之间的关系做了仔细的实验研究。对高压调制器的48节人工线做了全面的优化调整。调整结果令人满意,在6μs高压调制器最大脉宽里,速调管输出功率的微波相位纹波由调整前的±2.6°降到了±1.5°；在BFEL加速器实际使用的4μs宽里,相位纹波仅为±1°。
微波相位稳定度 高压调制器人工线 速调管 受激辐射 饱和振荡 RF phase stability PFN of modulator klystron stimulating radiation saturation of FEL
