實驗名稱：自適應光纖準直器（AFOC）的諧振特性測試

測試設備：高壓放大器、激光器、位置敏感探測器、信號發生器、電腦等。

圖1：自適應光纖準直器的諧振特性測試方案示意圖

實驗過程：

圖1為AFOC的諧振特性測試方案的示意圖。激光器的尾纖與AFOC的內置光纖相連，AFOC的準直激光束經聚焦透鏡聚焦至位置敏感探測器的光敏面上。由PC產生正弦掃頻電信號，經高壓放大器后作用于AFOC，控制X方向上的一對雙壓電驅動器帶動光纖端面在X方向運動，最終在PSD上實現聚焦光斑的在相應方向上的偏移。PSD將探測到的聚焦光斑偏移量d傳輸至計算機，經計算可得到掃頻頻率與光纖端面偏移量Δx的關系。

實驗結果：

圖2：自適應光纖準直器的減振前和減振后諧振特性曲線對比

利用圖1所示的測試裝置，分別測試了所研制的AFOC在未添加減振結構時和添加減振結構后的諧振特性。由圖2可知，AFOC在未添加減振結構時的諧振頻率在1.68kHz左右；添加減振結構后，AFOC的一階諧振頻率提升至1.88kHz，并且諧振峰值降低了約二分之一，說明提高諧振頻率的同時抑制了諧振峰值。

圖3：(a)AFOC與雙二階濾波器的頻率特性對比；(b)濾波前后AFOC的頻率特性對比

對比圖3(a)中雙二階數字濾波器的傳遞函數的頻率特性曲線和AFOC濾波前的諧振特性曲線可知，雙二階數字濾波器的谷值頻率與AFOC的峰值頻率相等，歸一化幅值約等于1處對應的頻率與AFOC對應的頻率相等，幅值的變化規律相反，證明了二者滿足推導時的互補關系。用圖1所示的測試裝置測得AFOC實際濾波后的頻率特性曲線，如圖3(b)所示，實驗濾波與理論濾波的結果基本相符，證明了理論建立的模型的正確性。由測得的AFOC濾波前和濾波后的頻率特性曲線對比可知，經過雙二階函數濾波以后，AFOC的一階諧振峰基本被抵消，獲得了一條近似平坦的頻率特性曲線，在3dB衰減范圍內的有效帶寬達到2.5kHz，證明了用雙二階數字濾波方法對控制信號濾波來提高控制帶寬是可行的。

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審核編輯 黃宇