高压放大器驱动：光纤准直器谐振特性测试中的核心作用

实验名称：自适应光纤准直器（AFOC）的谐振特性测试

测试设备：高压放大器、激光器、位置敏感探测器、信号发生器、电脑等。

图1：自适应光纤准直器的谐振特性测试方案示意图

实验过程：

图1为AFOC的谐振特性测试方案的示意图。激光器的尾纤与AFOC的内置光纤相连，AFOC的准直激光束经聚焦透镜聚焦至位置敏感探测器的光敏面上。由PC产生正弦扫频电信号，经高压放大器后作用于AFOC，控制X方向上的一对双压电驱动器带动光纤端面在X方向运动，最终在PSD上实现聚焦光斑的在相应方向上的偏移。PSD将探测到的聚焦光斑偏移量d传输至计算机，经计算可得到扫频频率与光纤端面偏移量Δx的关系。

实验结果：

图2：自适应光纤准直器的减振前和减振后谐振特性曲线对比

利用图1所示的测试装置，分别测试了所研制的AFOC在未添加减振结构时和添加减振结构后的谐振特性。由图2可知，AFOC在未添加减振结构时的谐振频率在1.68kHz左右；添加减振结构后，AFOC的一阶谐振频率提升至1.88kHz，并且谐振峰值降低了约二分之一，说明提高谐振频率的同时抑制了谐振峰值。

图3：(a)AFOC与双二阶滤波器的频率特性对比；(b)滤波前后AFOC的频率特性对比

对比图3(a)中双二阶数字滤波器的传递函数的频率特性曲线和AFOC滤波前的谐振特性曲线可知，双二阶数字滤波器的谷值频率与AFOC的峰值频率相等，归一化幅值约等于1处对应的频率与AFOC对应的频率相等，幅值的变化规律相反，证明了二者满足推导时的互补关系。用图1所示的测试装置测得AFOC实际滤波后的频率特性曲线，如图3(b)所示，实验滤波与理论滤波的结果基本相符，证明了理论建立的模型的正确性。由测得的AFOC滤波前和滤波后的频率特性曲线对比可知，经过双二阶函数滤波以后，AFOC的一阶谐振峰基本被抵消，获得了一条近似平坦的频率特性曲线，在3dB衰减范围内的有效带宽达到2.5kHz，证明了用双二阶数字滤波方法对控制信号滤波来提高控制带宽是可行的。

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审核编辑 黄宇