高壓功率放大器在SRO信號光與閑置光噪聲研究中的關鍵角色

　　實驗名稱：SRO輸出信號光和閑置光強度噪聲的理論和實驗研究

　　測試目的：研究了SRO輸出信號光和閑置光的強度噪聲特性。首先通過理論研究了信號光和閑置光的強度噪聲，分析了影響信號光和閑置光強度噪聲的因素和降低強度噪聲的方法。然后通過控制MgO：PPLN晶體的溫度和標準具上施加調制信號的調制頻率實現了信號光和閑置光強度噪聲的優化。

　　測試設備：高壓功率放大器、激光器、光隔離器、頻譜分析儀、光電探測器等。

　　實驗過程：

圖1：利用SRO獲得紅外激光的實驗裝置

　　利用SRO獲得連續寬調諧的紅外激光并對信號光和閑置光強度噪聲進行優化的實驗裝置如圖2所示。泵浦光源為實驗室自制的1.06μm的Nd：YVO4激光器。首先經過半波片(HWP1)和光隔離器(OI)以防止反射光影響激光器，然后通過HWP2來控制泵浦光進入SRO腔的偏振方向。實驗所用的SRO設計為對稱的四鏡環形結構，SRO腔的具體參數跟第三章相同。為了獲得無跳模運轉的信號光，利用尺寸為2mm(T)×5mm(W)×1mm(L)的鈮酸鋰電光晶體作為標準具，并將標準具插入到M3和M4之間，利用標準具的選模作用來實現信號光的單縱模運轉。M4輸出的信號光經M5反射后，通過HWP和PBS后大部分信號光注入到相干功率計中來測量其輸出功率，剩余部分的信號光注入到自零拍探測系統用來測量和分析信號光的強度噪聲，該探測系統由HWP、PBS和光電探測器PD1和PD2組成。進入PD1和PD2的信號光轉化為電流后輸入加減法器，并通過頻譜分析儀(SA)測量和、差信號，和與差分別代表信號光的強度噪聲和對應的SNL。PD2輸出的直流信號進入LA解調后獲得誤差信號，并將誤差信號輸入到PID進行處理，然后將PID輸出的控制信號經過高壓功率放大器(HV)施加到PZT上，以此來實現腔長的控制。

　　實驗結果：

圖2：泵浦激光在SRO腔前和透過SRO腔后的強度噪聲譜

　　首先通過將內腔標準具的透射峰鎖定到SRO的共振頻率上，實現了無跳模連續寬調諧的紅外激光輸出。為了獲得低噪聲的紅外激光輸出，需要研究信號光和閑置光的強度噪聲，在研究SRO輸出激光的強度噪聲時，泵浦激光的強度噪聲是一個很重要的影響因素，所以首先通過實驗測量了不同情況下泵浦激光的強度噪聲，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度噪聲，曲線(iii)為泵浦光單次穿過SRO腔之后的歸一化強度噪聲。從圖中可以發現，泵浦光的強度噪聲在7MHz后達到SNL，而且在300kHz-5MHz的范圍內，曲線(iii)比曲線(ii)的強度噪聲要低，這是由于SRO腔的腔型設計與模清潔器的設計類似，具有一定的模式過濾能力，對泵浦光的強度噪聲具有一定程度上的過濾能力，導致經過SRO腔后泵浦激光的強度噪聲也會有所降低。

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圖：ATA-4315高壓功率放大器指標參數

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