[發(fā)明專利]利用電光調(diào)制器比例補(bǔ)償抑制光源強(qiáng)度噪聲的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010197933.X
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111290041B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高曉文;陳杏藩;傅振海;付盼;李楠;胡慧珠;劉承
• 申請（專利權(quán)）人: 之江實(shí)驗(yàn)室;浙江大學(xué)
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

本發(fā)明公開了一種利用電光調(diào)制器比例補(bǔ)償抑制光源強(qiáng)度噪聲的方法和裝置。利用光分束器件將光源輸出按比例分束，形成一對高功率和低功率光束，對高功率光束進(jìn)行采樣，獲取光強(qiáng)波動(dòng)信息，通過信號處理模塊將調(diào)制信號加載至電光調(diào)制器，以調(diào)制低功率光束的光強(qiáng)波動(dòng)，以產(chǎn)生與高功率光束強(qiáng)度相同、相位差為180度的光信號，最后與高功率光束合束輸出，從而達(dá)到抑制輸出光光強(qiáng)波動(dòng)的效果。本發(fā)明克服了電光調(diào)制器功率閾值低的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了大功率激光器在強(qiáng)度噪聲抑制，成本低，易于應(yīng)用實(shí)施。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及降低光源強(qiáng)度噪聲的方法和裝置，尤其是利用電光調(diào)制器進(jìn)行光強(qiáng)度波動(dòng)補(bǔ)償以降低光源強(qiáng)度噪聲的方法和裝置。

背景技術(shù)

根據(jù)光電探測理論，光電探測器接收光信號輸入并轉(zhuǎn)換電信號輸出時(shí)，主要存在兩種噪聲源。一種是光電探測器的散粒噪聲。由于光的粒子特性，即使入射光的平均強(qiáng)度不變，探測器發(fā)射的電子數(shù)目隨機(jī)漲落，圍繞一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值做無規(guī)則起伏。散粒噪聲功率譜密度與光源功率P 成正比，如下式：

式中，是入射光平均光功率，h是普朗克常量，c是真空中的光速，λ是光源波長。

另一種噪聲源是光源相對強(qiáng)度噪聲，主要來源于入射光場自身的強(qiáng)度起伏，其噪聲功率譜密度與光源功率的平方成正比，滿足：

式中，Δλ 是光源的譜寬。

由于光源相對強(qiáng)度噪聲功率與光源功率的平方成正比，而散粒噪聲功率與光源功率成正比，因此當(dāng)光源功率逐漸增大時(shí)，光源相對強(qiáng)度噪聲往往超過散粒噪聲成為影響光電探測系統(tǒng)精度的主要因素。此時(shí)光源相對強(qiáng)度噪聲的抑制對系統(tǒng)性能的改進(jìn)具有重要的意義。

光源強(qiáng)度噪聲抑制一般分為外調(diào)制和內(nèi)調(diào)制兩類。其中內(nèi)調(diào)制是在通過激光器內(nèi)部的泵浦增益調(diào)制和腔內(nèi)損耗調(diào)制實(shí)現(xiàn)。一般在激光器應(yīng)用時(shí)不涉及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此，對光源強(qiáng)度噪聲的抑制多采用外調(diào)制方案。外調(diào)制光源強(qiáng)度噪聲抑制方案主要有模式清潔器法、半導(dǎo)體光放大器飽和抑制法和光電反饋法等。模式清潔器法對強(qiáng)度噪聲的抑制效果明顯，但對低頻段的強(qiáng)度噪聲抑制效果有限。半導(dǎo)體光放大器飽和抑制法是利用光放大器的增益飽和特點(diǎn)，對光源強(qiáng)度噪聲進(jìn)行抑制，但受放大器輸入光功率限制，無法滿足光阱傳感系統(tǒng)的大功率輸入要求。傳統(tǒng)的光電反饋法是通過對輸出光信號采樣，反饋至聲光調(diào)制器或電光調(diào)制器進(jìn)行光功率調(diào)節(jié)，以達(dá)到噪聲抑制的效果，但聲光調(diào)制器的響應(yīng)帶寬低，電光調(diào)制器的光功率損傷閾值低，在光阱傳感系統(tǒng)的應(yīng)用中均受到一定限制。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種利用電光調(diào)制器比例補(bǔ)償抑制光源強(qiáng)度噪聲的方法和裝置。

一種利用電光調(diào)制器比例補(bǔ)償抑制光源強(qiáng)度噪聲的方法，采用基于電光調(diào)制器的比例補(bǔ)償抑制光源強(qiáng)度噪聲，將光源輸出按比例分束，形成一對高功率和低功率光束，對高功率光束進(jìn)行分束、采樣，以獲取光強(qiáng)波動(dòng)信息，反饋至低功率光束的電光調(diào)制器，按比例對低功率光束的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生與高功率光束強(qiáng)度相同、相位偏轉(zhuǎn)180度的光信號，最后與高功率光束合束輸出，從而達(dá)到抑制光強(qiáng)波動(dòng)的效果。

一種采用所述的方法的利用電光調(diào)制器的比例補(bǔ)償抑制光源強(qiáng)度噪聲的裝置，包括光源、第一分光鏡、第二分光鏡、合束鏡、第一反射鏡、電光調(diào)制器、第二反射鏡、信號處理模塊和光電探測器；所述光源發(fā)出的光經(jīng)第一分光鏡分成光束A和光束B，光束A強(qiáng)于光束B，光束B經(jīng)第一反射鏡進(jìn)入電光調(diào)制器，光束A經(jīng)過第二分光鏡分成光束C和D，光束C強(qiáng)于光束D，光束D接入光電探測器，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后的電信號接入信號處理模塊，信號處理模塊輸出電信號控制電光調(diào)制器，電光調(diào)制器的輸出光經(jīng)過第二反射鏡反射后與光束C在合束鏡中合束輸出。

所述的第一分光鏡的分光比為1:99，第二分光鏡的分光比1:99。