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(cè)量精度,采用自外差拍頻方法對(duì)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(jìn)行了初步測(cè)量。進(jìn)行了頻率漂移測(cè)量理論計(jì)算,仿真分析了延時(shí)光纖長(zhǎng)度與頻率漂移大小對(duì)應(yīng)關(guān)系,確立了延時(shí)外差光纖長(zhǎng)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(cè)試裝置,對(duì)測(cè)試裝置組成進(jìn)行了敘述;基于該測(cè)試裝置進(jìn)行了窄線寬激光器的頻率漂移和噪聲測(cè)試,測(cè)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(cè)試結(jié)果吻合,提出的激光器頻率漂移和噪聲測(cè)試裝置,為激光器頻率漂移和噪聲優(yōu)選對(duì)比提供了一種方便、快捷的測(cè)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(cè)試裝置

即電壓變化一個(gè)周期內(nèi)的光源中心頻率漂移量由兩束光的臂長(zhǎng)差決定。圖2給出了不同臂長(zhǎng)差時(shí)單個(gè)周期電壓變化對(duì)應(yīng)的頻率漂移量,從圖中可以看出,當(dāng)臂長(zhǎng)差小于50m長(zhǎng)度時(shí),測(cè)試中心頻率漂移量隨著臂長(zhǎng)差的增大而顯著降低,當(dāng)臂長(zhǎng)差大于50m后,中心頻率漂移量不會(huì)隨著臂長(zhǎng)差的增大而顯著降低,而是呈現(xiàn)出緩慢降低的變化趨勢(shì)。進(jìn)一步可知,為實(shí)現(xiàn)MHz級(jí)(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(jí))的頻率漂移測(cè)量,臂長(zhǎng)差只需要大于100m即可。隨后,為了驗(yàn)證本文提出的基于短光纖自外差結(jié)構(gòu)的頻率漂移測(cè)試方法的正確性,搭建了窄線寬激光器頻率漂移測(cè)試系統(tǒng)。系統(tǒng)中的延時(shí)保偏光纖長(zhǎng)度為104m,短光纖長(zhǎng)度為1m,滿足Δl>100m的設(shè)計(jì)仿真要求。根據(jù)式(7)可以得到單個(gè)電壓變化周期,因測(cè)量臂長(zhǎng)差引起的頻率漂移為2MHz,通過對(duì)單個(gè)周期時(shí)間的測(cè)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(cè)試裝置分別對(duì)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(jìn)行了測(cè)試,探測(cè)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(jìn)行頻率漂移測(cè)試時(shí),發(fā)現(xiàn)探測(cè)器均呈周期型正弦波動(dòng),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(shí)間內(nèi),激光器發(fā)生2MHz的頻率漂移,從正弦信號(hào)的連續(xù)性可知此時(shí)的漂移還是朝同一個(gè)方向的。從圖中進(jìn)一步還可觀察到,探測(cè)器在發(fā)生正弦擺動(dòng)的同時(shí),其輸出也存在明顯的噪聲抖動(dòng),而且半導(dǎo)體激光器的噪聲抖動(dòng)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(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)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(cè)試得到的激光器頻率噪聲測(cè)試結(jié)果吻合。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]窄線寬半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)和溫控設(shè)計(jì)[J]. 司琪,馮麗爽,王琪偉,侯玉斌.  半導(dǎo)體光電. 2019(02)
[2]基于3×3耦合器的窄線寬單頻激光器噪聲測(cè)量技術(shù)[J]. 徐丹,盧斌,楊飛,陳迪俊,蔡海文,瞿榮輝.  中國(guó)激光. 2016(01)



本文編號(hào)：3337869