望远镜光程稳定性测量方案设计与分析

空间激光干涉测距系统对望远镜的光程稳定性提出了皮米级的要求。为了测量望远镜光程稳定性,基于法布里-珀罗(F-P)干涉仪设计了望远镜光程稳定性测量方案。介绍了基于PDH(Pound-Drever-Hall)锁频技术将望远镜腔内的光程长度变化转为激光频率变化的测量原理。根据已有的实验数据分析了在光程稳定性测量公式中对稳定性测量结果有影响的物理量,并对测量方案中各部件引入的外部噪声进行测量和分析。实验结果表明:光程稳定性测量公式中绝对激光频率测量误差和望远镜腔自由光谱范围测量误差对望远镜皮米级光程稳定性测量的影响非常小,影响量分别为7.1×10^(-9)pm/Hz1/2和5.0×10^(-3)pm/Hz1/2。在1~100 mHz频段内,与测量方案中电子噪声、拍频测量噪声和剩余幅度调制噪声等效的光程噪声分别为0.14、0.01、3.57 pm/Hz1/2。为实现望远镜的皮米级光程稳定性测量,需要进一步开展抑制剩余幅度调制噪声方面的研究工作。