Calibration and stability control for photoelastic modulator using feedback optical path

Abstract

为了实现弹光调制器（photoelastic modulator，PEM）精确定标和长时间稳定工作，提出了一种利用反馈光路的相位延迟幅值定标及控制方案，理论计算并仿真分析了PEM通光孔径上相位延迟幅值的空间分布。在偏离PEM中心的位置设计了集成化的定标反馈光路；结合倍频项比值的相位延迟幅值定标方法，采用数字锁相技术同时提取反馈光路调制光强信号中倍频项，求解出PEM相位延迟幅值。按照上述方案加工制作了PEM实物，并进行了定标及稳定控制实验。实验结果表明，PEM中心相位延迟幅值的定标值与实测值相对偏差不超过0.22%；利用反馈光路控制约100 min，PEM相位延迟幅值标准偏差为0.001 8 rad，最大偏差低于0.42%，实现了PEM相位延迟幅值精确、实时定标，同时实现了PEM长时间稳定控制。