[發明專利]一種降低剩余振幅調制的裝置

有效

• 申請號: 201710173451.9
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN107065234B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 鄭耀輝;孫小聰;王雅君;彭堃墀
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G02F1/03
• 分類號: G02F1/03;G02F1/00
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 宋平

本發明設計了降低剩余振幅調制的裝置。該裝置包括一個三晶串聯的電光調制裝置，所述三個晶體分別為第一立方晶體、中間晶體和第二立方晶體；所述中間晶體為電光調制晶體，所述的中間晶體與所述高頻信號源模塊相連，所述中間晶體規格為Xmm×Ymm×dmm；所述第一立方晶體和第二立方晶體串聯在中間晶體的X軸方向兩端，所述第一立方晶體和第二立方晶體的相對介電常數與中間晶體的相對介電常數相等，所述第一立方晶體和第二立方晶體規格為d/2mm×Ymm×dmm。

技術領域

本發明涉及調制技術，特別是一種電光調制裝置。

背景技術

壓縮態光場是引力波探測、光學精密測量、量子信息等方面研究的重要量子資源。在壓縮態光場的實驗制備系統中，伺服控制系統的性能是獲得高性能壓縮態光場的關鍵技術。然而在基于電光相位調制的反饋控制系統中，電光相位調制過程不可避免的會引入剩余振幅調制，使得邊帶頻率鎖定PDH的誤差信號的零基線隨時間漂移，影響反饋控制系統的性能。OPO(optical parametric oscillator)腔的頻率失諧會使壓縮角旋轉，相位鎖定點的漂移會使反壓縮分量混合到壓縮分量中，不利于量子噪聲的減小。

在PDH鎖定系統中，電光相位調制器是一種被廣泛應用的光調制器，由于電光晶體的電光效應，即在外加電場的作用下，電光晶體的各向折射率分布會發生變化，所以可以利用電光相位調制器對光波的相位進行調制，利用兩調制邊帶的幅度相等、位相相反的特性，以獲得鑒頻信號的譜線而將光學腔長以及相對位相鎖定在該譜線的中心過零點處，實現光學腔長以及相對位相的穩定。從實驗中發現，激光經電光相位調制后，在產生相位調制的同時還出現了剩余振幅調制(Residual Amplitude Modulation，RAM)，表現為調制光的正、負一級邊帶不是完全的等幅反相，而且這種邊帶的不對稱性還會隨著環境和實驗條件的變化而發生變化。在鎖定系統中，理論計算和實驗結果表明：剩余振幅調制的存在會使作為鑒頻信號的譜線的中心零點發生偏移，從而影響控制和鎖定的精度，導致光學腔和相對位相的鎖定點由于剩余振幅調制的存在而產生一定的誤差。受剩余振幅調制的影響，鎖定環路的漂移增大，不利于系統的穩定工作。除此之外，在光場的精密控制中，理論計算和實驗結果表明：剩余幅度調制的存在會使作為鑒頻信號的譜線中心零點的頻率發生偏移，從而影響測量和控制的精度；在精密激光光譜中，分子光譜譜線的擬合也會由于剩余幅度調制的存在而產生一定的誤差。受殘余振幅調制的影響，使頻率鎖定環路的漂移增大，不利于系統的穩定工作。隨著實驗條件的改善和實驗要求的進一步提高，這種因剩余幅度調制而引起的影響受到人們的重視。

引起剩余振幅調制的主要原因有雙折射效應和標準具效應、電場分布不均勻、射頻功率抖動和激光頻率抖動等原因。本發明主要圍繞減小相位調制中的剩余振幅調制的相關技術開展理論和實驗研究，主要研究電光調制晶體的電場分布對剩余振幅調制的影響，計算電光調制晶體邊緣效應的影響范圍并盡量加大電光調制晶體的均勻電場的體積，提出了一種減小剩余振幅調制的電光調制裝置，包括電光調制晶體、高頻信號源模塊，激光通過所述的組合調制晶體，調制晶體與高頻信號源連接，高頻信號源發出正弦波信號，使經過相位調制的激光產生調制光，從而可以使激光通過電光調制晶體的均勻電場，從而減小剩余振幅調制，改善反饋控制系統的性能，有利于獲得高壓縮度、穩定運轉的壓縮態光場。

在現有技術中的研究表明，引起剩余振幅調制的主要原因是晶體的雙折射效應和標準具效應，并大多通過改變加在電光晶體上的電壓以改變晶體內部電場的分布來抑制剩余幅度調制，但實際上晶體本身對其內部電場的分布就有影響，然而之前并沒有考慮過電光調制晶體本身的電場分布是否對剩余振幅調制造成影響。

發明內容

本發明主要圍繞減小相位調制中的剩余振幅調制的相關技術開展理論和實驗研究，主要研究電光調制晶體的電場分布對剩余振幅調制的影響，計算電光調制晶體邊緣效應的影響范圍并盡量加大電光調制晶體的均勻電場的體積，提出了一種減小剩余振幅調制的電光調制裝置，從而可以使激光盡可能的通過電光調制晶體的均勻電場，從而減小剩余振幅調制，改善反饋控制系統的性能，有利于獲得高壓縮度、穩定運轉的壓縮態光場。