實(shí)驗(yàn)名稱：SRO輸出信號(hào)光和閑置光強(qiáng)度噪聲的理論和實(shí)驗(yàn)研究

測(cè)試目的：研究了SRO輸出信號(hào)光和閑置光的強(qiáng)度噪聲特性。首先通過(guò)理論研究了信號(hào)光和閑置光的強(qiáng)度噪聲，分析了影響信號(hào)光和閑置光強(qiáng)度噪聲的因素和降低強(qiáng)度噪聲的方法。然后通過(guò)控制MgO：PPLN晶體的溫度和標(biāo)準(zhǔn)具上施加調(diào)制信號(hào)的調(diào)制頻率實(shí)現(xiàn)了信號(hào)光和閑置光強(qiáng)度噪聲的優(yōu)化。

測(cè)試設(shè)備：高壓功率放大器、激光器、光隔離器、頻譜分析儀、光電探測(cè)器等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

圖1：利用SRO獲得紅外激光的實(shí)驗(yàn)裝置

利用SRO獲得連續(xù)寬調(diào)諧的紅外激光并對(duì)信號(hào)光和閑置光強(qiáng)度噪聲進(jìn)行優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。泵浦光源為實(shí)驗(yàn)室自制的1.06μm的Nd：YVO4激光器。首先經(jīng)過(guò)半波片(HWP1)和光隔離器(OI)以防止反射光影響激光器，然后通過(guò)HWP2來(lái)控制泵浦光進(jìn)入SRO腔的偏振方向。實(shí)驗(yàn)所用的SRO設(shè)計(jì)為對(duì)稱的四鏡環(huán)形結(jié)構(gòu)，SRO腔的具體參數(shù)跟第三章相同。為了獲得無(wú)跳模運(yùn)轉(zhuǎn)的信號(hào)光，利用尺寸為2mm(T)×5mm(W)×1mm(L)的鈮酸鋰電光晶體作為標(biāo)準(zhǔn)具，并將標(biāo)準(zhǔn)具插入到M3和M4之間，利用標(biāo)準(zhǔn)具的選模作用來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)光的單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)。M4輸出的信號(hào)光經(jīng)M5反射后，通過(guò)HWP和PBS后大部分信號(hào)光注入到相干功率計(jì)中來(lái)測(cè)量其輸出功率，剩余部分的信號(hào)光注入到自零拍探測(cè)系統(tǒng)用來(lái)測(cè)量和分析信號(hào)光的強(qiáng)度噪聲，該探測(cè)系統(tǒng)由HWP、PBS和光電探測(cè)器PD1和PD2組成。進(jìn)入PD1和PD2的信號(hào)光轉(zhuǎn)化為電流后輸入加減法器，并通過(guò)頻譜分析儀(SA)測(cè)量和、差信號(hào)，和與差分別代表信號(hào)光的強(qiáng)度噪聲和對(duì)應(yīng)的SNL。PD2輸出的直流信號(hào)進(jìn)入LA解調(diào)后獲得誤差信號(hào)，并將誤差信號(hào)輸入到PID進(jìn)行處理，然后將PID輸出的控制信號(hào)經(jīng)過(guò)高壓功率放大器(HV)施加到PZT上，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)腔長(zhǎng)的控制。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖2：泵浦激光在SRO腔前和透過(guò)SRO腔后的強(qiáng)度噪聲譜

首先通過(guò)將內(nèi)腔標(biāo)準(zhǔn)具的透射峰鎖定到SRO的共振頻率上，實(shí)現(xiàn)了無(wú)跳模連續(xù)寬調(diào)諧的紅外激光輸出。為了獲得低噪聲的紅外激光輸出，需要研究信號(hào)光和閑置光的強(qiáng)度噪聲，在研究SRO輸出激光的強(qiáng)度噪聲時(shí)，泵浦激光的強(qiáng)度噪聲是一個(gè)很重要的影響因素，所以首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量了不同情況下泵浦激光的強(qiáng)度噪聲，如圖2所示。曲線(i)為SNL，曲線(ii)為SRO腔前泵浦光的歸一化強(qiáng)度噪聲，曲線(iii)為泵浦光單次穿過(guò)SRO腔之后的歸一化強(qiáng)度噪聲。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，泵浦光的強(qiáng)度噪聲在7MHz后達(dá)到SNL，而且在300kHz-5MHz的范圍內(nèi)，曲線(iii)比曲線(ii)的強(qiáng)度噪聲要低，這是由于SRO腔的腔型設(shè)計(jì)與模清潔器的設(shè)計(jì)類似，具有一定的模式過(guò)濾能力，對(duì)泵浦光的強(qiáng)度噪聲具有一定程度上的過(guò)濾能力，導(dǎo)致經(jīng)過(guò)SRO腔后泵浦激光的強(qiáng)度噪聲也會(huì)有所降低。

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圖：ATA-4315高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇