光电负反馈抑制全固化单频激光器的强度噪声

实验研究了激光二极管抽运的Nd:YVO4环形单频激光器的强度噪声特性,通过光电负反馈调制激光二极管抽运源,使激光器的弛豫振荡噪声受到抑制,在300kHz弛豫振荡峰处输出光的强度噪声被降低25dB。     

面向空间引力波探测的毫赫兹频段低强度噪声单频激光器

低噪声单频激光器是空间引力波探测系统中的核心器件,其噪声性能直接影响空间引力波探测器的灵敏度.本文报道了一种面向空间引力波探测的低噪声单频激光器,利用全保偏光纤结构的功率放大器对低功率、窄线宽、低噪声的非平面环形振荡器输出激光进行放大.为降低激光的强度噪声,比较了不同泵浦源的输出特性,为光纤放大器选用波长锁定的泵浦源,降低泵浦光波长随温度漂移对输出功率的影响,利用光电负反馈控制技术抑制输出激光的强度噪声,结合主动精确控温技术抑制关键器件的热噪声,实现了毫赫兹频段强度噪声的抑制.利用自主搭建的4通道相对强度噪声测量系统,测得反馈控制后的激光器相对强度噪声在1 mHz—1 Hz频段内低于-60 dBc/Hz,在1 mHz和1 Hz处分别为-63.4 dBc/Hz和-105.8 dBc/Hz.研究结果表明,通过放大器泵浦电流的反馈控制和关键器件的温度控制可以有效地抑制激光器在毫赫兹频段的强度噪声,为进一步提高低频段强度噪声性能奠定基础.     

低噪声光纤激光器的实验研究

光传感和光通信领域的迅速发展迫切需要相位噪声和强度噪声都很低的激光光源,为满足这一需求,设计出一种新型低噪声光纤激光器。激光器采用复合腔结构,以掺铒光纤作为工作物质,通过在未被抽运的掺铒光纤中形成的瞬态自写入光纤光栅的窄带滤波特性进行选模和压窄线宽,产生稳定的单频激光输出;经过光路改进,激光输出光谱信噪比优于62 dB;利用光电负反馈电路,弛豫振荡峰下降了约25 dB,低频段强度噪声也大为改善,有效地抑制了光源的强度噪声。激光器的输出光功率大于1 dBm,线宽小于1 kHz,边模抑制比超过50 dB。优异的低噪声特性使得该激光器在光传感和光通信领域具有重要的应用价值。     

光电负反馈下垂直腔表面发射激光器偏振开关特性研究

基于扩展的自旋反转模型, 对光电负反馈下垂直腔表面发射激光器的偏振开关特性进行了数值仿真和理论分析. 研究结果表明: 对于不同的自旋反转率, 反馈强度和延迟时间对激光器偏振开关特性产生较大影响.在慢自旋反转率下运行时, 随着反馈强度的增加, 开关点电流呈线性增加, 导致X偏振模被压缩, 这与报道的基于各向同性光反馈的情景相反, 产生这一现象的原因是由于光电负反馈提高了X偏振模的阈值; 延迟时间对开关点电流的影响随反馈强度的变化而不同.在快自旋反转率下运行时, 反馈强度对开关点电流的影响与慢自旋反转率时的情形不同, 开关点电流经历先增加后减小的过程, 开关点电流受反馈强度的影响更加敏感; 而延迟时间的影响规律和慢自旋反转率时相似. 此外, 还发现自发辐射噪声对激光器偏振开关特性有较大影响. 关键词： 垂直腔表面发射激光器 偏振开关 光电负反馈 自发辐射噪声     

量子光学实验中宽带低噪声光电探测器的研制

针对量子光学实验的特殊要求,通过设计优化宽带低噪声放大电路,研制出宽带低噪声光电探测器.我们重点分析了影响光电探测器增益、带宽和噪声的因素,通过选择合适的光电二极管、取样电阻、反馈电阻和输出电容,获得了宽带低噪声光电探测器.该光电探测器的带宽为2～50 MHz,能够用于输入功率达15 mW光场的噪声测量,适用于包括平衡零拍探测、差拍探测等量子光学实验.考虑到在量子光学实验中需要一对平衡的光电探测器,我们制作了一对2 MHz～31 MHz带宽内共模抑制比大于30 dB的平衡光电探测器,并用于1064 nm激光和1550 nm激光的强度噪声测量和散粒噪声基准的校准.     

基于Boxcar滤波器的荧光检测二氧化硫信号的去噪研究

荧光法以物质发射的荧光强度与浓度之间的线性关系进行定量分析。当采用荧光法检测大气中的二氧化硫等有害气体时,由于光电探测器等光电元件在无荧光时,仍会产生暗电流噪声,使得本底噪声信号对测量结果有直接的影响。在分析Boxcar滤波算法的基础上,运用小波滤波、EMD滤波和Boxcar滤波三种算法对淹没在本底噪声中的荧光信号进行有效提取和恢复,较之前两种滤波方法,Boxcar滤波效果更佳,对本底噪声的抑制更强,并验证了取样次数影响着荧光信号的信噪比。     

基于粒子滤波的运动目标光电定位仿真研究

运动目标的光电定位不能像静止目标那样简单做均值滤波，鉴于此，引入粒子滤波算法，它不仅可以应用于线性系统，而且还适用于非线性系统。结合光电定位需求，详细推导了计算公式及初值和参数选取公式，对只含测量噪声以及含有测量和运动噪声等的海面运动目标光电无源定位算法进行了仿真计算，验证了算法的有效性，讨论了噪声强度对滤波效果的影响，滤波参数选择对滤波效果的影响，目标运动方式对滤波跟随性的影响，重采样算法对滤波效果的影响等。所得结论为:粒子滤波可用于运动目标光电定位过程，可有效降低定位误差；粒子滤波算法具有较强鲁棒性，适用于噪声较大、目标运动形态变化大等情况。     

采用声光频移器反馈控制实现激光强度稳定

本文基于声光频移器,采用光电反馈方式实现了激光强度的稳定控制。根据声光频移器的布拉格衍射对激光强度的调节作用,以光电反馈得到的反馈电信号控制驱动声光频移器的射频功率大小,进而对声光频移器的输出激光强度进行稳定,激光在47 kHz以下的低频噪声实现最大抑制比为15 dB。实验结果基本满足了所要求的激光稳定度。此外还分析了整个回路的响应特性,测试了除反馈电路之外其他部分的相移特性。     

一种基于串联谐振腔的高性能光电振荡器

提出了一种利用串联谐振腔来抑制光电振荡器边模的方案. 此方案中, 在传统光电振荡器结构中加入无源微波谐振腔结构来提高滤波器的Q值. 分析了该结构的基本原理, 并与传统光电振荡器结构进行对比, 此结构能有效提高边模抑制比. 实验中产生了10 GHz的微波信号, 所测得的边模抑制比达72 dB, 单边带相位噪声为-122 dBc/Hz@10 kHz. 同时, 利用锁相技术, 振荡频率的稳定性得到了很大的改善, 在3 h内漂移小于± 4 Hz. 该方案无需增加有源器件, 保留了传统光电振荡器低相位噪声的优势, 又有效抑制了边模, 为光电振荡器的应用提供了一种新的方法.     

负反馈提高高阻恒流源驱动的LED的输出光场噪声压缩量

研究高阻恒流源驱动的ＬＥＤ所发射光场的粒子数噪声压缩与ＬＥＤ电、光量子效率，漏电流效应，光子流涨落负反馈及噪声频率的关系。指出：在高阻恒流ＬＥＤ中引入适量光子流涨落负反馈能产生粒子数压缩态光场并极大地提高粒子数噪声压缩，其理想压缩仅受限于高阻恒流源残余噪声、ＬＥＤ漏电流效应和量子效率。 关键词：     

Frequency noise reduction in erbium-doped fiber distributed-feedback lasers by electronic feedback

A novel technique for suppressing frequency noise in an erbium-doped fiber distributed-feedback laser incorporated into a master-oscillator-power-amplifier configuration by an electronic feedback technique is presented. The frequency noise is suppressed by locking of the laser emission to a fiber interferometer. The frequency noise spectral density of the laser is reduced by as much as 20 dB over the frequency range 1 Hz-10 kHz to 1.5 Hz/Hz(1/2) +/-25% at 1 kHz with a relative intensity noise spectral density below -120 dB/Hz over the frequency range 10 Hz-1 kHz. These lasers will have applications as sources for fiber-optic interferometry, high-resolution spectroscopy, and high-bandwidth communications.     

Intensity noise suppression of light field by optoelectronic feedback

An optoelectronic feedback loop intended to suppress intensity noise of a light field is introduced in this paper. A maximum intensity noise reduction of 10 dB is experimentally achieved between frequency of 0?140 kHz on a 1064 nm DPSS continuous wave single-frequency solid-state laser. After optimization and miniaturization, this system is expected to be widely used as a simple ?Noise-Eater?.     

Analytical expressions for the intensity and frequency noise of an individual mode in a multimode semiconductor laser with external optical feedback

Analytical expressions are derived for the intensity and frequency noise of each individual mode in a multimode semiconductor laser with external optical feedback. It is shown that in a two-mode laser the side-mode effect on the intensity noise is enhanced by the optical feedback which gives the maximum linewidth narrowing.     

Frequency-stable and ultranarrow-linewidth semiconductor laser locked directly to an atomic-cesium transition

We describe a new method for semiconductor laser FM noise reduction. A Doppler-free Faraday resonance in Cs vapor provided optical feedback, and FM sideband saturation spectroscopy in a second Cs cell provided electronic feedback. The combined optical and electronic feedback allowed us to reduce the low-frequency FM noise power by more than 6 orders of magnitude, which resulted in a sub-100-Hz-linewidth semiconductor laser locked directly to an atomic transition frequency.     

Suppression of the intensity noise of a laser-diode-pumped single-frequency ring Nd:YVO(4)-KTP green laser by optoelectronic feedback

We investigate the different characteristics of the intensity noise of a laser-diode-pumped single-frequency ring Nd:YVO (4) laser and a Nd:YVO (4)-KTP green laser. By use of an optoelectronic feedback circuit connected directly to the pump current of the laser diode, the low-frequency intensity noise of the intracavity frequency doubler was suppressed to some extent.     

非即变相位共轭反馈对半导体激光器动态特性的影响

从四波混频产生相位共轭的物理原因出发,定义了相位共轭镜（PCM）的响应时间．建立起非即变相位共轭反馈条件下半导体激光器的外腔模型。以响应时间及频率失调为参变量,对其分岔及噪声等动态行为进行数值分析。结果表明,不考虑噪声影响时,增加相位共轭镜响应时间会使混沌带出现的次数和范围得到较大的抑制,当响应时间增大到1．5ns时,混沌带消失,半导体激光器保持稳定的单周期状态;考虑噪声影响后,随若响应时间的相对强度噪声（RIN）可减小几dB甚至十几dB,产生突变需要的反馈量也增大一个数量级以上,且其频谱的峰值向高频方向移动;另外,由于共轭反馈引起的频率失调低于半导体激光器激射频率3个数量级以上．它只对分岔特性有影响．对相对强度噪声的影响几乎为零。     

Suppression of classic and quantum radiation pressure noise by electro-optic feedback

We present theoretical results that demonstrate a new technique that can be used to improve the sensitivity of thermal noise measurements: intracavity intensity stabilization. It is demonstrated that electro-optic feedback can be used to reduce intracavity intensity fluctuations, and the consequent radiation pressure fluctuations, by a factor of 2 below the quantum-noise limit. We show that this reduction is achievable in the presence of large classic intensity fluctuations in the incident laser beam. The benefits of this scheme are a consequence of the sub-Poissonian intensity statistics of the field inside a feedback loop and the quantum nondemolition nature of radiation pressure noise as a readout system for the intracavity intensity fluctuations.     

Fano resonance and spectral compression in a ring resonator drop filter with feedback

We propose a ring resonator drop filter with feedback loop which can form the other ring cavity to produce an asymmetric Fano-resonance line shape and mode compression. By properly adjusting the feedback loop, the asymmetric line shapes of the transmission spectra can be controlled and selectively mode compression of the circuiting intensity in the feedback loop is achieved. Such characteristics are useful for applications in ring resonator-based photonic devices such as all-optical switches, sensors and intracavity frequency selection single-mode laser.     

单块非平面环形腔激光器的强度噪声抑制技术研究

研究了LD泵浦1319nm单块非平面环形腔(NPRO)激光器的强度噪声特性,发现随着输出功率的增加,弛豫振荡峰频率从100kHz向280kHz移动,同时弛豫振荡峰宽度增加但幅度降低,且在弛豫振荡峰处发生π相位跃变,在600kHz以上频率区域,噪声已经接近量子噪声极限。自行设计的噪声抑制电路在实现足够大增益的同时,在500kHz附近获得了约65°的相位超前,由此获得了优于通常同类实验的噪声抑制结果:当弛豫振荡峰频率为230kHz时,弛豫振荡峰处和低频区域的强度噪声幅度分别被抑制了45dB和20dB。