實(shí)驗(yàn)名稱：利用模清潔器降低1.5μm激光噪聲

測試設(shè)備：高壓放大器、信號發(fā)生器、光纖激光器、放置光隔離器、光電探測器等。

實(shí)驗(yàn)過程：

圖1：實(shí)驗(yàn)裝置及模清潔器鎖腔系統(tǒng)。HWP：半波片；OI：光隔離器；EOM：電光調(diào)制器；L：透鏡；MC：模清潔器；PD：光電探測器；HV：高壓放大器

實(shí)驗(yàn)中首先利用激光初步調(diào)節(jié)模清潔器腔的閉合，然后采用另外一個信號發(fā)生器產(chǎn)生頻率為30Hz左右的三角波信號，通過高壓放大器放大后連接至壓電陶瓷用于掃描模清潔器腔長。通過透射信號將透射峰調(diào)節(jié)至最高，再利用匹配透鏡調(diào)節(jié)好激光與模清潔器的模式匹配，調(diào)節(jié)好閉合后實(shí)驗(yàn)測得p偏振精細(xì)度約為220，s偏振帶寬1.36MHz，s偏振精細(xì)度約為900。

為了進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)，我們必須鎖定模清潔器使激光穩(wěn)定透射，實(shí)驗(yàn)中我們釆用邊帶鎖腔的方法，即PDH穩(wěn)頻方法將模清潔器腔鎖定在入射激光的頻率上，腔鎖系統(tǒng)如圖1所示。高頻信號發(fā)生器產(chǎn)生頻率約60MHz的調(diào)制信號，經(jīng)功率分束器分為相等的兩路。一路經(jīng)過位相延遲器輸入到混頻器，另一路經(jīng)過功率放大放大后輸入到電光位相調(diào)制器，把調(diào)制信號加到入射信號光上。這樣，從模清潔器腔凹面鏡透射的信號光帶有腔的失諧信息，經(jīng)透鏡聚焦后進(jìn)入光電探測器，探測到的交流信號經(jīng)放大后與本地信號共同輸入到混頻器得到誤差信號。然后經(jīng)過低通濾波器，比例積分微分電路后輸入到高壓放大器HV，再加載到模清潔器凹面鏡的壓電陶瓷上，用以改變模清潔器腔長，從而把模清潔器腔鎖定在入射激光的頻率上。簡單調(diào)節(jié)鑒頻曲線后，即可將腔鎖住。在我們的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，由于各級光學(xué)元器件的損耗，到達(dá)模清潔器MCI前面最大激光功率為1.73W，模清潔器腔鎖住后，測量得到p偏振透過功率為1.04W，透過率為60%，鎖腔后功率穩(wěn)定性優(yōu)于1%。而s偏振透過率僅有1%，由于透射功率太小所以無法利用s偏振過濾后進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖2所示是利用平衡零拍探測方法測量到的模清潔器前后激光的強(qiáng)度噪聲譜，探測器電子學(xué)噪聲遠(yuǎn)低于散粒噪聲極限。圖中曲線a代表散粒噪聲基準(zhǔn)，曲線c代表經(jīng)過模清潔器前激光強(qiáng)度噪聲譜，曲線b代表經(jīng)過模清潔器后激光強(qiáng)度噪聲譜。

圖2：1mW時測量的1.5μm激光強(qiáng)度噪聲

從圖中可以看出，光纖激光器的輸出激光在低頻處強(qiáng)度噪聲很高，激光的強(qiáng)度噪聲直到30MHz還遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于散粒噪聲基準(zhǔn)，而經(jīng)過模清潔器以后激光的強(qiáng)度噪聲在15MHz就達(dá)到了散粒噪聲基準(zhǔn)。

高壓放大器推薦：ATA-7030

圖：ATA-7030高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇