[發(fā)明專(zhuān)利]光學(xué)平衡互相關(guān)的遠(yuǎn)距離鎖模激光短期穩(wěn)定性測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810707613.7
• 申請(qǐng)日: 2018-07-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108872750B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊宏雷;張升康;趙環(huán)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京無(wú)線電計(jì)量測(cè)試研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/00
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/00;G01M11/02
• 代理公司: 北京正理專(zhuān)利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發(fā)明提供了一種基于光學(xué)平衡互相關(guān)的遠(yuǎn)距離鎖模激光器短期穩(wěn)定性測(cè)量裝置，包括：對(duì)向共路傳輸?shù)牡谝绘i模激光器和第二鎖模激光器，以及上位機(jī)；所述上位機(jī)對(duì)第一鎖模激光器和第二鎖模激光器時(shí)間抖動(dòng)變化量進(jìn)行分析，獲得短期穩(wěn)定性噪聲功率頻譜。本申請(qǐng)所述技術(shù)方案結(jié)合光學(xué)平衡互相關(guān)法與激光脈沖共光路雙向?qū)ΨQ(chēng)傳遞配置，消除激光脈沖傳播路徑變化引入的誤差，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離鎖模激光器的高精度短期穩(wěn)定性測(cè)試。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于光學(xué)平衡互相關(guān)的遠(yuǎn)距離鎖模激光器短期穩(wěn)定性測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

鎖模激光器較普通的射頻頻率發(fā)生及綜合模塊，例如，原子鐘，頻率綜合器等，具有更加優(yōu)異的短期時(shí)域穩(wěn)定特性(τ100ms)。通常，在測(cè)量鎖模激光器的短期穩(wěn)定性時(shí)，須要進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，從而引入附加噪聲。

為有效降低附加光電轉(zhuǎn)換噪聲的影響，通常采用光學(xué)平衡互相關(guān)法測(cè)量鎖模激光器的短期時(shí)域穩(wěn)定特性。光學(xué)平衡互相關(guān)法將激光脈沖之間的相對(duì)時(shí)間差轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，等效于激光脈沖之間的直接檢測(cè)，避免了激光脈沖直接轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后相對(duì)較高噪聲底的電學(xué)檢測(cè)。

然而，在實(shí)際測(cè)試中，激光脈沖從激光器輸出至光電探測(cè)之間歷經(jīng)傳遞介質(zhì)光程變化，一定程度上增加測(cè)量誤差。例如，溫度變化對(duì)光程相對(duì)變化的影響為10^-7/K量級(jí)，對(duì)于10mK的溫度波動(dòng)，脈沖時(shí)間延遲對(duì)應(yīng)為fs量級(jí)，接近鎖模激光器的時(shí)域抖動(dòng)性能指標(biāo)。因此，有效抑制傳遞路徑引入的測(cè)量誤差在高精度短期穩(wěn)定性測(cè)量方面顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于光學(xué)平衡互相關(guān)的遠(yuǎn)距離鎖模激光器短期穩(wěn)定性測(cè)量裝置。

本實(shí)施例提供的鎖模激光器短期穩(wěn)定性測(cè)量裝置，一種基于光學(xué)平衡互相關(guān)的遠(yuǎn)距離鎖模激光器短期穩(wěn)定性測(cè)量裝置，包括：對(duì)向共路傳輸?shù)牡谝绘i模激光器和第二鎖模激光器，以及上位機(jī)；

所述第一鎖模激光器產(chǎn)生的第一路激光脈沖與第二鎖模激光器產(chǎn)生的第一路激光脈沖共路傳輸；

所述第一鎖模激光器產(chǎn)生的第二路激光脈沖與第二鎖模激光器產(chǎn)生的第二路激光脈沖同時(shí)輸入第一光學(xué)平衡互相關(guān)探測(cè)模塊，獲得第一待處理信號(hào)；

所述第一待處理信號(hào)通過(guò)所述第一數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)入所述上位機(jī)；

所述第一鎖模激光器產(chǎn)生的第二路激光脈沖與第二鎖模激光器產(chǎn)生的第二路激光脈沖同時(shí)輸入第二光學(xué)平衡互相關(guān)探測(cè)模塊，獲得第二待處理信號(hào)；

所述第二待處理信號(hào)通過(guò)所述第二數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)入所述上位機(jī)；

所述上位機(jī)對(duì)從所述待處理信號(hào)中獲取的第一鎖模激光器和第二鎖模激光器時(shí)間抖動(dòng)變化量進(jìn)行分析，獲得短期穩(wěn)定性噪聲功率頻譜。

可選地，所述光學(xué)平衡互相關(guān)探測(cè)模塊包括：分束器、周期極化鈦氧磷酸鉀晶體、反射鏡及光電平衡探測(cè)器；

輸入所述光學(xué)平衡互相關(guān)探測(cè)模塊的激光脈沖經(jīng)周期極化鈦氧磷酸鉀晶體產(chǎn)生兩路倍頻脈沖，一路透過(guò)輸出端面輸入光電平衡探測(cè)器，另一路經(jīng)過(guò)分束器和反射鏡至光電平衡探測(cè)器。

可選地，所述第一鎖模激光器的重復(fù)頻率為f_r，所述第二鎖模激光器的重復(fù)頻率為f_r+Δf_r；或者，

所述第二鎖模激光器的重復(fù)頻率為f_r，所述第一鎖模激光器的重復(fù)頻率為f_r+Δf_r。

可選地，所述待處理信號(hào)為所述光學(xué)平衡互相關(guān)探測(cè)模塊對(duì)輸入的激光脈沖進(jìn)行處理后的脈沖時(shí)域重合標(biāo)記。

可選地，所述周期極化鈦氧磷酸鉀晶體的輸入端面設(shè)有基頻光增透膜，其輸出端面設(shè)有倍頻光增透膜。