本文關(guān)鍵詞：基于共振無源腔的飛秒脈沖噪聲抑制研究

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【摘要】：隨著原子鐘技術(shù)的飛速發(fā)展,時(shí)間頻率信號(hào)的精度已進(jìn)入10-18量級(jí),利用高精度的時(shí)間頻率技術(shù)開展基礎(chǔ)科學(xué)研究,推動(dòng)新興工程技術(shù)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)超高精度的導(dǎo)航定位乃至武器制導(dǎo)都對(duì)遠(yuǎn)距離時(shí)間頻率比對(duì)技術(shù)提出了越來越高的要求。與微波相比,激光信號(hào)具有更高的載波頻率和帶寬,利用激光進(jìn)行高精度時(shí)間傳遞研究受到廣泛關(guān)注。隨著飛秒光頻梳的出現(xiàn),基于激光脈沖的時(shí)間傳遞精度獲得了革命性的提高,在2公里距離內(nèi)時(shí)間同步精度已從皮秒量級(jí)進(jìn)入到了飛秒量級(jí),極大地增強(qiáng)了人們對(duì)實(shí)現(xiàn)更高時(shí)間傳遞精度的信心。最新理論研究表明,基于量子技術(shù)的脈沖時(shí)間傳遞方案有望將時(shí)間同步精度進(jìn)一步提升到阿秒量級(jí),該技術(shù)的核心思想是采用平衡零拍探測技術(shù)測量到達(dá)的飛行光脈沖相對(duì)于本底參考光脈沖的噪聲起伏。研究表明,基于平衡零拍探測技術(shù)的高靈敏時(shí)延測量精度受限于飛秒光脈沖的載波包絡(luò)偏頻(CEO)相位噪聲。因此,抑制飛秒光脈沖的CEO相位噪聲能夠進(jìn)一步提高時(shí)間測量的精度。共振無源腔不僅能過濾激光的強(qiáng)度和相位噪聲,同時(shí)也能對(duì)激光相位噪聲和強(qiáng)度噪聲之間起到相互轉(zhuǎn)化的作用。由于激光的強(qiáng)度噪聲比相位噪聲更易于測量,因此可以結(jié)合無源腔對(duì)噪聲的轉(zhuǎn)化模型,通過強(qiáng)度噪聲的測量而分析得出激光的相位噪聲。本文的主要工作:理論分析了共振無源腔對(duì)飛秒脈沖激光的強(qiáng)度和相位噪聲的轉(zhuǎn)化模型,實(shí)驗(yàn)上搭建了精細(xì)度約為1500,自由光譜區(qū)為75MHz的八鏡環(huán)形共振無源腔。采用Pound-Drever-Hall穩(wěn)頻技術(shù)對(duì)無源腔實(shí)現(xiàn)了鎖定,采用自平衡零拍探測系統(tǒng)測量了無源腔透射場和反射場相對(duì)于散粒噪聲極限的強(qiáng)度噪聲起伏。實(shí)驗(yàn)觀察到,飛秒脈沖激光經(jīng)過無源腔透射后,強(qiáng)度噪聲特性得到較好的改善,在探測頻率2MHz附近達(dá)到散粒噪聲極限。結(jié)合共振無源腔對(duì)飛秒激光強(qiáng)度和相位噪聲的轉(zhuǎn)化模型,我們進(jìn)一步間接得到了鈦寶石鎖模激光的相位噪聲。經(jīng)過無源腔的噪聲抑制作用,相位噪聲在探測頻率1MHz附近達(dá)到散粒噪聲極限。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(國家授時(shí)中心)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN24

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本文編號(hào)：1237327