三能級(jí)光纖激光器的噪聲抑制技術(shù)研究.pdf

1、隨著光通信，光探測(cè)等技術(shù)的發(fā)展，對(duì)激光光源的性能要求越來越高，系統(tǒng)應(yīng)用對(duì)光源的噪聲、功率、線寬都有很高的要求。而三能級(jí)光纖激光器輸出波長(zhǎng)為1.55μm，處于第三通訊窗口，且對(duì)于人眼來說是安全的，與目前的光通信器件和設(shè)備有很好的兼容性，因此在引力波探測(cè)，零差相干光通信等領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力和發(fā)展空間。本文采用光電負(fù)反饋的方法，對(duì)三能級(jí)光纖激光器進(jìn)行噪聲抑制研究。開展了如下研究工作：
　?。?）使用高濃度摻鉺光纖設(shè)計(jì)和制作了短腔光纖激

2、光器，其中摻雜部分光纖長(zhǎng)度為2.2cm，輸出功率0.84mW，輸出波長(zhǎng)為1540±0.1nm，并可以進(jìn)行溫度調(diào)諧。
　?。?）分析了激光器中噪聲的形成因素，主要包括泵浦光的波動(dòng)，外界干擾，機(jī)械振動(dòng)，腔內(nèi)損耗，自發(fā)輻射等原因，其中泵浦光的波動(dòng)和腔內(nèi)損耗造成的干擾遠(yuǎn)超過其他因素，使用速率方程對(duì)馳豫振蕩產(chǎn)生的原因作了分析，得出馳豫振蕩噪聲方程。
　?。?）設(shè)計(jì)了溫度控制系統(tǒng)，通過溫控芯片控制半導(dǎo)體致冷器（TEC）來控制溫度。采用P

3、I反饋控制，能夠很好的減小溫度波動(dòng)，避免溫度起伏造成的噪聲，減小對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，溫度波動(dòng)控制在0.05℃以內(nèi)，達(dá)到較好的溫度穩(wěn)定度。
　?。?）使用MOPA結(jié)構(gòu)對(duì)種子光進(jìn)行放大，并得出了放大器的增益隨著泵浦激光功率的變化和隨著種子光功率的變化規(guī)律。搭建光纖放大器，測(cè)試了摻Er3+光纖為24cm和72cm兩種長(zhǎng)度的放大效果，然后利用實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)分析了兩種長(zhǎng)度的光纖放大器飽和輸出特性。
　　（5）設(shè)計(jì)了激光噪聲反饋控

4、制電路。反饋控制電路由噪聲探測(cè)器，信號(hào)放大器和驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成。使用仿真軟件Tina搭建電路，并對(duì)電路交流特性進(jìn)行了分析，給出了電路的開環(huán)傳遞函數(shù)，整個(gè)電路在1kHz到10MHz有穩(wěn)定的幅度和相位。
　?。?）實(shí)驗(yàn)測(cè)試了反饋回路，對(duì)直接調(diào)制 LD、光纖放大器、反饋電路的幅頻特性分別進(jìn)行了測(cè)試。對(duì)單頻噪聲信號(hào)的抑制效果進(jìn)行了分析測(cè)試，并對(duì)光纖激光器噪聲抑制效果進(jìn)行了測(cè)試。單頻噪聲的抑制效果可達(dá)20dB，光纖激光器噪聲的抑制效果可以達(dá)到10