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强度噪声测试系统的原理与应用

发布时间:2019-08-18 14:07 来源:未知 编辑:admin

  低噪声单频激光器在超高分辨率成像、超高速率通信、超高精度传感等领域具有广泛的应用前景,对其相位频率噪声特性的表征与测试具有不可忽视的基础性和重要性。低噪声单频激光器的...

  低噪声单频激光器在超高分辨率成像、超高速率通信、超高精度传感等领域具有广泛的应用前景,对其相位频率噪声特性的表征与测试具有不可忽视的基础性和重要性。

  低噪声单频激光器的相位频率噪声很难直接测量,都需要通过干涉解调,干涉解调过程的低噪声性(准确性)和高稳定性成为人们发展各种测量技术的出发点。现在主要的技术有以下几种:一是基于两台同类型激光器的拍频测试,这样可以得到线宽、噪声功率谱等参数,但是只能得到两台激光器的平均值,对线宽的测试依赖于先验的噪声模型,随着测量性能越高对环境的要求也会越高;二是基于马赫-增德尔干涉仪的延迟自外差技术,该方法也依赖于测试的噪声模型,能够测得最小kHz级的线宽;三是基于迈克尔逊干涉仪结构的自外差技术,该方法能够测得噪声功率谱,不需要先验模型,但是需要主动控制技术保持干涉仪的正交工作状态,而这增加了系统复杂度和对环境的要求,同时限制了系统的噪声基底;四是基于萨格拉克结构的重复环路自外差技术,该技术普遍适用,也是该领域的研究热点,但是由于使用100 km级的延迟光纤所以其稳定性有待提高。总的说来这些方法各有其优缺点,很难同时做到保证测量完整性的同时保证其稳定性。

  中国科学院上海光学精密机械研究所和南京聚科光电科技有限公司基于多年对低噪声单频激光器及其相频噪声特性的研究基础和经验,研发了一种新的低噪声单频激光器相频噪声特性的测试方法(已获中国发明专利授权),该方法利用干涉仪的原理同时借鉴相干探测的核心思想,即增加一个附加变量然后通过数字算法处理进行自适应的相位解调。具体方式是通过将常使用的两臂反相干涉改为增加一个输出端口的120度相差干涉,然后通过三通道高精度数字采样(ADC)后在数字域内进行相位解调和噪声功率谱以及线宽等其它特性参数的计算。相比于第三种方案,该方案在能够完整测试所有相位频率噪声参量的同时,增加了第三个自由度用于相位解调,不再需要额外的主动控制手段保持正交性。相比于其它已有的几种方案,该方案只需要一台激光器,不需要先验的噪声模型,不需要很长的光纤,具有很好的先进性、实用性和通用性。展开我来答

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