高压功率放大器在SRO信号光与闲置光噪声研究中的关键角色

实验名称：SRO输出信号光和闲置光强度噪声的理论和实验研究

测试目的：研究了SRO输出信号光和闲置光的强度噪声特性。首先通过理论研究了信号光和闲置光的强度噪声，分析了影响信号光和闲置光强度噪声的因素和降低强度噪声的方法。然后通过控制MgO：PPLN晶体的温度和标准具上施加调制信号的调制频率实现了信号光和闲置光强度噪声的优化。

测试设备：高压功率放大器、激光器、光隔离器、频谱分析仪、光电探测器等。

实验过程：

图1：利用SRO获得红外激光的实验装置

利用SRO获得连续宽调谐的红外激光并对信号光和闲置光强度噪声进行优化的实验装置如图2所示。泵浦光源为实验室自制的1.06μm的Nd：YVO4激光器。首先经过半波片(HWP1)和光隔离器(OI)以防止反射光影响激光器，然后通过HWP2来控制泵浦光进入SRO腔的偏振方向。实验所用的SRO设计为对称的四镜环形结构，SRO腔的具体参数跟第三章相同。为了获得无跳模运转的信号光，利用尺寸为2mm(T)×5mm(W)×1mm(L)的铌酸锂电光晶体作为标准具，并将标准具插入到M3和M4之间，利用标准具的选模作用来实现信号光的单纵模运转。M4输出的信号光经M5反射后，通过HWP和PBS后大部分信号光注入到相干功率计中来测量其输出功率，剩余部分的信号光注入到自零拍探测系统用来测量和分析信号光的强度噪声，该探测系统由HWP、PBS和光电探测器PD1和PD2组成。进入PD1和PD2的信号光转化为电流后输入加减法器，并通过频谱分析仪(SA)测量和、差信号，和与差分别代表信号光的强度噪声和对应的SNL。PD2输出的直流信号进入LA解调后获得误差信号，并将误差信号输入到PID进行处理，然后将PID输出的控制信号经过高压功率放大器(HV)施加到PZT上，以此来实现腔长的控制。

实验结果：

图2：泵浦激光在SRO腔前和透过SRO腔后的强度噪声谱

首先通过将内腔标准具的透射峰锁定到SRO的共振频率上，实现了无跳模连续宽调谐的红外激光输出。为了获得低噪声的红外激光输出，需要研究信号光和闲置光的强度噪声，在研究SRO输出激光的强度噪声时，泵浦激光的强度噪声是一个很重要的影响因素，所以首先通过实验测量了不同情况下泵浦激光的强度噪声，如图2所示。曲线(i)为SNL，曲线(ii)为SRO腔前泵浦光的归一化强度噪声，曲线(iii)为泵浦光单次穿过SRO腔之后的归一化强度噪声。从图中可以发现，泵浦光的强度噪声在7MHz后达到SNL，而且在300kHz-5MHz的范围内，曲线(iii)比曲线(ii)的强度噪声要低，这是由于SRO腔的腔型设计与模清洁器的设计类似，具有一定的模式过滤能力，对泵浦光的强度噪声具有一定程度上的过滤能力，导致经过SRO腔后泵浦激光的强度噪声也会有所降低。

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审核编辑 黄宇