双频激光干涉仪外置接收器电路设计

双频激光干涉仪是激光在计量领域中最成功的应用之一，是工业中最具权威的精密测量仪器。然而随着现代超精密加工的发展，对双频激光干涉测量系统提出了更苛刻的要求。外置式光电接收器是构建多维干涉测量系统的基础，外置式光电接收器的设计与实现也是发展新一代双频激光干涉测量仪的迫切需求。

1 初级光电转换

初级光电转换电路将双频激光干涉信号由光信号转变为电信号。光电转换器件选择的标准有：响应速度要快 两个椭圆偏振光的频率差范围在几百 kHz 到几 MHz。所以要求光电探测器要有很高的响应速度和足够宽的带宽，即要求光电探测器尽可能没有失真或小的失真地将接收得到的光脉冲信号转变为电脉冲信号。

噪声要小 光电探测器在微弱的光信号条件下工作，光电探测器在光电转换过程中所引入的噪声大小直接影响到系统的性能。从光电探测器光电转换输出的信号的功率与噪声功率之比，即信噪比来分析，要求光电探测器输出的噪声越小越好，而信噪比则越大越好。

温度稳定性好 温度变化对光电探测器件影响很大，温度稳定性直接影响到测量结果。要与输出激光波长相对应 不同的波长光电探测器的响应度不同，所以要选一种对本课题所研究的拍频信号响应度高的器件，使测量效果更明显。

根据光电转换器件的不同特点和性能，最终选择 PIN 管作为产品的元件。

2 初级调理电路

(1) 初级放大电路

由光电管输出的信号为微弱的电流信号，需要转化成为电压信号。转换而成的电压约在几十毫伏左右，需要进行初级放大和处理，增加驱动能力以带动后级电路，并且减少后级电路对前一级电路的影响。

(2) 射随电路

射极跟随器是一种共集电极接法的电路，从基极输入信号，从射极输出信号，它具有高输入阻抗、低输出阻抗、输入信号与输出信号相位相同的特点。在本电路中使用两个晶体管搭接两个射随电路，增强了电路带负载能力和前后级阻抗匹配 （见图 1）。

3 差分转换和放大电路

差分放大电路，简称差放，它的功能是放大两个输入信号之差。它具有游移的抑制零点漂移的特性，因而成为集成运放的主要组成单元。它一般采用双电源供电形式，可增加输出信号的最大不失真输出幅度，即扩大电路的线性放大范围。

典型的差分放大电路，要求两个晶体管和相应的两个半边电路完全对称。

差分放大电路对差模信号的放大能力强，对共模信号的放大能力弱 （理想情况下无放大作用）。而温度的变化同时作用在差分放大电路的两个晶体管上，所以温度对电路中晶体管的影响，相当于给差分放大电路中加入了共模信号，所以使用差分放大电路能抑制温漂。