弹光调制器相频特性分析与稳定控制技术

针对弹光调制器（Photoelastic Modulator, PEM）在高压驱动下的谐振频率漂移问题,研究了一种基于PEM谐振相位跟踪的稳定控制技术。建立了PEM与其谐振匹配回路的等效电路模型,推导了PEM驱动电压的幅频、相频关系,以及PEM谐振频率与驱动电压谐振相位的关系。搭建了PEM控制系统,以初始谐振频率的反馈电压相位为零相位基准,调节驱动电压将反馈电压相位稳定在相位基准值附近,并随谐振频率的变化修正相位基准值,从而使驱动电压频率始终稳定于PEM谐振频率附近。以1/4波、半波的PEM的相位延迟幅值为例,分别进行了时长60 min稳定控制测试,实验结果表明：（1）PEM工作在1/4波状态时,相位延迟幅值δ₀标准偏差σ_δq=0.001 4 rad,最大相对偏差为0.58%;（2）PEM工作在半波状态时,标准偏差σ_δh=0.001 3 rad,最大相对偏差为0.32%。