鍶光鐘用激光和光纖相位噪聲控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著時(shí)代的進(jìn)步，激光技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍越來越廣泛。為了實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)之間的激光信號(hào)傳遞，通常會(huì)采用光纖作為激光的傳遞媒介。但是在光纖傳遞激光的標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)信號(hào)的過程中，常常會(huì)由于傳輸過程的一些因素而對(duì)光學(xué)信號(hào)產(chǎn)生一定的干擾。這些干擾主要包括由光纖傳遞引入的功率抖動(dòng)和光纖相位噪聲。
　　在實(shí)驗(yàn)室的鍶原子光晶格鐘實(shí)驗(yàn)中，為了應(yīng)對(duì)多變的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)需求，達(dá)到利用光纖傳遞后的激光不僅保持功率的穩(wěn)定，且可以同時(shí)進(jìn)行時(shí)序

2、性調(diào)控的目的。針對(duì)上述這一需求，文中采用了聲光調(diào)制的方法，基于聲光晶體的衍射效率隨加載于其上的射頻功率變化而變化這一基本原理，設(shè)計(jì)并搭建了一套激光功率的反饋控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了激光功率的主動(dòng)穩(wěn)定以及功率設(shè)定值的時(shí)序性可控。
　　在滿足功率抖動(dòng)抑制的同時(shí)，為了對(duì)光纖傳遞過程中引入的光纖相位噪聲進(jìn)行補(bǔ)償，滿足窄線寬激光頻率標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳遞的基本要求。文中再次采用了聲光調(diào)制作為核心技術(shù)手段，以聲光調(diào)制的基本原理為理論支持，利用了聲光調(diào)制中的1級(jí)

3、和-1級(jí)的衍射光頻率會(huì)隨驅(qū)動(dòng)聲光調(diào)制器的射頻信號(hào)頻率變化而發(fā)生改變的這一現(xiàn)象。設(shè)計(jì)并搭建了一套光纖傳遞的相位噪聲抑制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了光纖傳遞時(shí)引入的光纖相位噪聲的抑制，提升了光纖傳遞時(shí)光學(xué)信號(hào)的頻率穩(wěn)定度。
　　本文對(duì)上述兩套完成搭建的系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，對(duì)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析后得到了如下結(jié)論。
　　在可時(shí)序性控制的激光功率穩(wěn)定系統(tǒng)的工作過程中，激光能夠根據(jù)時(shí)序控制信號(hào)穩(wěn)定地工作在控制范圍內(nèi)的任意功率強(qiáng)度上。與無功率穩(wěn)定系統(tǒng)的

4、狀態(tài)相比，經(jīng)過光纖傳遞后的激光功率穩(wěn)定度從10-2量級(jí)提升到了10-4量級(jí)，達(dá)到了國(guó)際上同類激光功率穩(wěn)定系統(tǒng)的相同水平。與一般的功率穩(wěn)定系統(tǒng)不同之處在于該系統(tǒng)能夠?qū)す獾墓β蔬M(jìn)行穩(wěn)定的時(shí)序控制。
　　在光纖的相位噪聲抑制系統(tǒng)中，利用了激光本身與其反射光進(jìn)行自拍頻的方法進(jìn)行了光纖相位噪聲信號(hào)的探測(cè)。并通過了鎖相環(huán)路控制系統(tǒng)對(duì)傳遞過程中產(chǎn)生的光纖相位噪聲進(jìn)行了抑制。在最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，該系統(tǒng)有效的將拍頻信號(hào)的頻率線寬從102Hz的量級(jí)