基于LQR的激光器锁相控制器设计和噪声抑制分析

摘要

空间引力波探测的超高精度要求以及对激光器线宽和调节带宽的限制,对实现应答式星间激光干涉仪的光学锁相的控制器设计提出了更高的要求。而如何在控制带宽受限的情况下提高系统对激光器相位噪声的抑制作用是当前要解决的一个问题。本文设计了一种内模扩展输出反馈LQR控制器,在保证锁相系统稳定,不出现周跳现象的前提下,提高系统对激光器相位噪声的抑制作用。仿真实验结果表明,相较于现有的PI控制器,在20 kHz的控制带宽下,所设计的控制器对激光器相位噪声的抑制效果提高了3倍。此控制器降低了控制系统对激光器最大线宽的约束条件。