Модуляцию чего ? Опишите поподробнее, как Вы собираетесь измерять. А то сейчас начнутся ответы на незаданные вопросы и наоборот.

Если у Вас просто есть интерферометр, без всяких дополнительных модуляций, то Вы не знаете направления движения. Если форма сигнала симметрична, то это и не важно. Если нет, нужна дополнительная информация. Если Вы возьмете, например еще интерференцию со сдвигом оптической фазы одного канала на pi/4, то Вы будете иметь всю информацию о смещении. В волокне такое сделать трудно, но можно взять второй интерферометр с другой длиной волны лазера. Мне лично кажется, чот ради информации о направлении городить дополнительную оптику не стоит. Надо попытаться придумать, как ее восстановить при обработке. Например, ток через керамику строго пропорционален скорости ее движения. Проинтегрировав ток, можно восстановить и форму сигнала (без абсолютных значений, конечно). Тогда Вы сможете восстановить полную информацию о смещении.

Модулировать амплитуду напряжения, тлько в очень небольших пределах, чтобы считать, что находимся на линейном участке.

Про ток наши ребята сказали, что на такой частоте "нифига ничему не пропорционален из-за того, что керамика и насадка живут каждый своей жизнью" ( цитата). К тому же испытания проводятся в разных средах, которые тоже очень сильно влияют.
Я в акустике еще хуже соображаю, поэтому верю.

DC всё совершенно правильно Вам объяснил про измерения интерферометром. Кстати: это прямые измерения. Останется только вопрос оптической доступности движущейся поверхности и неподвижности самого интерферометра. Полоса исследуемых частот? Мы реально делаем "интерферометры" с полосой выходного сигнала до 650 кГц. Сигнал аналоговый. Так что ни чего не мешает его оцифровки с целью повышения точности измерения.
Относительно цены в 3500 уе за 7 штук - Вы погорячились. Нормальный лазер безо всего стоит половину.

Пожалуй, за эти деньги придется делать.

Удивительно, что с PSD договориться не удалось, емкости там небольшие, поэтому при Ваших относительно скромных требованиях должно работать.
А что плохо-то? Если сигнал тонет в шумах, есть же методы синхронной обработки: задающий генератор доступен. Потом можно пожертвовать полосой "снизу", взять получше лазер и оптику.

Помимо интерферометрии, вполне можно сделать классический емкостной или Eddy Current измеритель, только там электроника наного сложнее, чем для PSD.

А название PSD не сохранилось? И что значит макет, он в каком виде?

Название не известно, т.к. человек, занимавшийся этим уволился. А макет выглядит как железяка с большим количеством всяких дырочек, и прорезей, на которую установлены маленькие железки с оптикой, датчиком и лазером. Все можно двигать и подкручивать винтами. Сверху все накрывается черной крышкой. Электроника - сбоку в отдельной коробочке.

Old Nick, как можно определить "что плохо"? То есть, как искать узкое место?

Ну при Ваших ценовых требованиях надо останавливаться на одном волоконном интерферометре. Имея синхросигнал, фаза которого постоянна во время измерения (но неизвестна), Вы можете определить длину пути измеряемой точки за период. Зная, что в конце периода она возвращается на то же место, можно вычислить и остальные параметры с более-менее приемлемой точностью. Замечу, что оптические измерения надо призводиь в воздухе - в жикости, в котрой распространяются ультразвуковые волны, измерения будут недостоверны.

Самое первое, сделать эмулятор сигнала диода, например из генератора и высокоомного резистора. Снять частотную х-ку. Убедиться, что нет завала на интересующей частоте и выше, раз в пять.
Если проблемы из-за шумов, выяснить параметры входных усилителей, заменить на менее шумящие. Если результат неудовлетворительный, урезать полосу усилителей.
Дальше - корреляционные методы обработки.

З.Ы.Извините за позднюю реакцию.