一、項(xiàng)目概述

1.1 引言

在光測(cè)量應(yīng)用中，有時(shí)需要對(duì)光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，以便光電變換后的選頻放大和相干檢測(cè)。我們可以使用光學(xué)斬波器來對(duì)光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。光學(xué)斬波器通過控制葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片周期性地阻斷光源發(fā)出的連續(xù)的光，從而把光信號(hào)調(diào)制成等時(shí)斷續(xù)的光信號(hào)。

在光學(xué)研究中，有時(shí)候要對(duì)光信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，而待測(cè)的光信號(hào)可能很微弱，而且受到很多信號(hào)的干擾，甚至出現(xiàn)干擾信號(hào)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于待測(cè)光信號(hào)的情況。此時(shí)如果知道有用信號(hào)的頻率值，就可以使用鎖相放大器來測(cè)量這些淹沒在噪聲中的信號(hào)。而光學(xué)斬波器可以為鎖相放大器提供參比信號(hào)。光學(xué)斬波器通過對(duì)光學(xué)信號(hào)的調(diào)制，將光輻射信號(hào)調(diào)制成交變信號(hào)，輸出與調(diào)制頻率同步的參考電壓方波，從而為鎖相放大器提供一個(gè)準(zhǔn)確的參比信號(hào)，以便鎖相放大器能夠識(shí)別出有用的微弱信號(hào)。使用光學(xué)斬波器進(jìn)行的一個(gè)單光路實(shí)驗(yàn)的過程如圖 1所示。

圖 1 單光路實(shí)驗(yàn)過程

由于光學(xué)斬波器既能對(duì)被測(cè)光進(jìn)行調(diào)制外，又能同時(shí)輸出與調(diào)制頻率同步的參考電壓方波，作為鎖定放大器的參考信號(hào)，所以光學(xué)斬波器特別適用于采用鎖定放大器的激光、光學(xué)或微波測(cè)量系統(tǒng)。

1.2 項(xiàng)目背景

目前市面上成熟的光學(xué)斬波器產(chǎn)品主要有：美國(guó)斯坦福研究系統(tǒng)公司的 SR540；美國(guó)Signal Recovery公司（前EG&G公司）包括Model 650系列（651－1，652－1，652－2），Model 197，Model 198A；英國(guó)Scitec公司Model-300C系列（300CD、 310CD、320CD、340CD、350CD、360C）、Model-C995；美國(guó)TTI公司C-995光學(xué)斬波器； 日本HORIBA公司的ACH-C。這些產(chǎn)品的精度和穩(wěn)定度都很高，它們的主要技術(shù)指標(biāo)如表 1。

表 1主流光學(xué)斬波器技術(shù)參數(shù)

目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)只看到哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)檢測(cè)與過程控制系統(tǒng)研究所研究的HIT-3型光學(xué)斬波器，可在20Hz～6kHz的頻率范圍對(duì)被測(cè)光進(jìn)行調(diào)節(jié)，頻率穩(wěn)定性：《0.1%。由于光學(xué)斬波器很高的穩(wěn)定性、可靠性，才能被市場(chǎng)認(rèn)同，現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)的光學(xué)斬波器并未被廣泛推廣。

現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)中用的光學(xué)斬波器都是進(jìn)口的，價(jià)格較貴，而且購(gòu)買不方便。現(xiàn)在借這次機(jī)會(huì)來研究光學(xué)斬波器，制作出光學(xué)斬波器并將其應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，取代目前實(shí)驗(yàn)室的光學(xué)斬波器。