Aigtek：高压放大器在光学非线性过程研究中的应用

实验名称：利用模清洁器降低1.5μm激光噪声

测试设备：高压放大器、信号发生器、光纤激光器、放置光隔离器、光电探测器等。

实验过程：

图1：实验装置及模清洁器锁腔系统。HWP：半波片；OI：光隔离器；EOM：电光调制器；L：透鏡；MC：模清洁器；PD：光电探测器；HV：高压放大器

实验中首先利用激光初步调节模清洁器腔的闭合，然后采用另外一个信号发生器产生频率为30Hz左右的三角波信号，通过高压放大器放大后连接至压电陶瓷用于扫描模清洁器腔长。通过透射信号将透射峰调节至最高，再利用匹配透镜调节好激光与模清洁器的模式匹配，调节好闭合后实验测得p偏振精细度约为220，s偏振带宽1.36MHz，s偏振精细度约为900。

为了进行后续实验，我们必须锁定模清洁器使激光稳定透射，实验中我们釆用边带锁腔的方法，即PDH稳频方法将模清洁器腔锁定在入射激光的频率上，腔锁系统如图1所示。高频信号发生器产生频率约60MHz的调制信号，经功率分束器分为相等的两路。一路经过位相延迟器输入到混频器，另一路经过功率放大放大后输入到电光位相调制器，把调制信号加到入射信号光上。这样，从模清洁器腔凹面镜透射的信号光带有腔的失谐信息，经透镜聚焦后进入光电探测器，探测到的交流信号经放大后与本地信号共同输入到混频器得到误差信号。然后经过低通滤波器，比例积分微分电路后输入到高压放大器HV，再加载到模清洁器凹面镜的压电陶瓷上，用以改变模清洁器腔长，从而把模清洁器腔锁定在入射激光的频率上。简单调节鉴频曲线后，即可将腔锁住。在我们的实验系统中，由于各级光学元器件的损耗，到达模清洁器MCI前面最大激光功率为1.73W，模清洁器腔锁住后，测量得到p偏振透过功率为1.04W，透过率为60%，锁腔后功率稳定性优于1%。而s偏振透过率仅有1%，由于透射功率太小所以无法利用s偏振过滤后进行后续实验。

实验结果：

图2所示是利用平衡零拍探测方法测量到的模清洁器前后激光的强度噪声谱，探测器电子学噪声远低于散粒噪声极限。图中曲线a代表散粒噪声基准，曲线c代表经过模清洁器前激光强度噪声谱，曲线b代表经过模清洁器后激光强度噪声谱。

图2：1mW时测量的1.5μm激光强度噪声

从图中可以看出，光纤激光器的输出激光在低频处强度噪声很高，激光的强度噪声直到30MHz还远远高于散粒噪声基准，而经过模清洁器以后激光的强度噪声在15MHz就达到了散粒噪声基准。

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审核编辑 黄宇