窄線寬激光器在光學(xué)傳感領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用,激光器的頻率漂移和噪聲大小直接影響光學(xué)傳感器測量精度,采用自外差拍頻方法對窄線寬光纖激光器和半導(dǎo)體激光器的頻率漂移和噪聲特性進行了初步測量。進行了頻率漂移測量理論計算,仿真分析了延時光纖長度與頻率漂移大小對應(yīng)關(guān)系,確立了延時外差光纖長度;搭建了基于自外差結(jié)構(gòu)的窄線寬激光器頻率漂移測試裝置,對測試裝置組成進行了敘述;基于該測試裝置進行了窄線寬激光器的頻率漂移和噪聲測試,測試表明光纖激光器和半導(dǎo)體激光器均存在明顯的頻率漂移,漂移速度大約2MHz/10s,光纖激光器的頻率噪聲要明顯低于半導(dǎo)體激光器,與兩型激光器的頻率噪聲測試結(jié)果吻合,提出的激光器頻率漂移和噪聲測試裝置,為激光器頻率漂移和噪聲優(yōu)選對比提供了一種方便、快捷的測試方法。 

【文章來源】：光學(xué)技術(shù). 2020,46(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

自外差結(jié)構(gòu)激光器頻率漂移測試裝置

即電壓變化一個周期內(nèi)的光源中心頻率漂移量由兩束光的臂長差決定。圖2給出了不同臂長差時單個周期電壓變化對應(yīng)的頻率漂移量,從圖中可以看出,當(dāng)臂長差小于50m長度時,測試中心頻率漂移量隨著臂長差的增大而顯著降低,當(dāng)臂長差大于50m后,中心頻率漂移量不會隨著臂長差的增大而顯著降低,而是呈現(xiàn)出緩慢降低的變化趨勢。進一步可知,為實現(xiàn)MHz級(目前商用化的窄線寬激光器的短期頻率漂移大約在MHz量級)的頻率漂移測量,臂長差只需要大于100m即可。隨后,為了驗證本文提出的基于短光纖自外差結(jié)構(gòu)的頻率漂移測試方法的正確性,搭建了窄線寬激光器頻率漂移測試系統(tǒng)。系統(tǒng)中的延時保偏光纖長度為104m,短光纖長度為1m,滿足Δl>100m的設(shè)計仿真要求。根據(jù)式(7)可以得到單個電壓變化周期,因測量臂長差引起的頻率漂移為2MHz,通過對單個周期時間的測量,即可得到激光器的頻率漂移速度信息。

采用本文提出的基于自外差結(jié)構(gòu)的頻率漂移測試裝置分別對光纖激光器和半導(dǎo)體激光器在室溫條件下的頻率漂移特性進行了測試,探測器得到的采樣波形如圖3所示。從圖3中可以看出,當(dāng)采用半導(dǎo)體激光器和光纖激光器分別進行頻率漂移測試時,發(fā)現(xiàn)探測器均呈周期型正弦波動,正弦周期大小反映了頻率漂移的速度,圖中可見正弦波周期在10s左右,即在10s時間內(nèi),激光器發(fā)生2MHz的頻率漂移,從正弦信號的連續(xù)性可知此時的漂移還是朝同一個方向的。從圖中進一步還可觀察到,探測器在發(fā)生正弦擺動的同時,其輸出也存在明顯的噪聲抖動,而且半導(dǎo)體激光器的噪聲抖動幅度明顯高于光纖激光器。由于噪聲大小直接反應(yīng)激光器的頻率噪聲水平,通過該實驗進一步驗證了光纖激光器的頻率噪聲顯著優(yōu)于半導(dǎo)體激光器,與前期測試得到的激光器頻率噪聲測試結(jié)果吻合。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]窄線寬半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動和溫控設(shè)計[J]. 司琪,馮麗爽,王琪偉,侯玉斌.  半導(dǎo)體光電. 2019(02)
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本文編號：3337869