三能級光纖激光器的噪聲抑制技術研究.pdf

1、隨著光通信，光探測等技術的發(fā)展，對激光光源的性能要求越來越高，系統(tǒng)應用對光源的噪聲、功率、線寬都有很高的要求。而三能級光纖激光器輸出波長為1.55μm，處于第三通訊窗口，且對于人眼來說是安全的，與目前的光通信器件和設備有很好的兼容性，因此在引力波探測，零差相干光通信等領域有很大的應用潛力和發(fā)展空間。本文采用光電負反饋的方法，對三能級光纖激光器進行噪聲抑制研究。開展了如下研究工作：
　?。?）使用高濃度摻鉺光纖設計和制作了短腔光纖激

2、光器，其中摻雜部分光纖長度為2.2cm，輸出功率0.84mW，輸出波長為1540±0.1nm，并可以進行溫度調(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，外界干擾，機械振動，腔內(nèi)損耗，自發(fā)輻射等原因，其中泵浦光的波動和腔內(nèi)損耗造成的干擾遠超過其他因素，使用速率方程對馳豫振蕩產(chǎn)生的原因作了分析，得出馳豫振蕩噪聲方程。
　　（3）設計了溫度控制系統(tǒng)，通過溫控芯片控制半導體致冷器（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，避免溫度起伏造成的噪聲，減小對實驗的干擾。根據(jù)實驗測試，溫度波動控制在0.05℃以內(nèi)，達到較好的溫度穩(wěn)定度。
　?。?）使用MOPA結(jié)構(gòu)對種子光進行放大，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，測試了摻Er3+光纖為24cm和72cm兩種長度的放大效果，然后利用實驗測試數(shù)據(jù)分析了兩種長度的光纖放大器飽和輸出特性。
　?。?）設計了激光噪聲反饋控

4、制電路。反饋控制電路由噪聲探測器，信號放大器和驅(qū)動器構(gòu)成。使用仿真軟件Tina搭建電路，并對電路交流特性進行了分析，給出了電路的開環(huán)傳遞函數(shù)，整個電路在1kHz到10MHz有穩(wěn)定的幅度和相位。
　?。?）實驗測試了反饋回路，對直接調(diào)制 LD、光纖放大器、反饋電路的幅頻特性分別進行了測試。對單頻噪聲信號的抑制效果進行了分析測試，并對光纖激光器噪聲抑制效果進行了測試。單頻噪聲的抑制效果可達20dB，光纖激光器噪聲的抑制效果可以達到10