基于零差相干光通信的激光噪聲抑制技術(shù)研究.pdf

1、零差相干光通信技術(shù)是解決未來星地通信帶寬瓶頸的重要途徑，該體制對光源的強度噪聲、線寬和功率均提出很高的要求。固體激光器具有易獲得窄線寬、高功率輸出的優(yōu)點，使其成為零差相干光通信的一種優(yōu)質(zhì)備選光源。現(xiàn)在零差相干光通信中較普遍采用1.06μm的Nd:YAG NPRO（非平面環(huán)形腔）激光器的光源方案，其在噪聲、線寬和功率方面的性能日臻完善。與1.06μm波長相比，1.55μm處于第三通信窗口，能與現(xiàn)有光通信器件和設(shè)備更好的兼容，因而在激光測距

2、、光通訊等領(lǐng)域都有著很廣泛的應(yīng)用與發(fā)展空間，迫切需要開展1.55μm激光光源的噪聲抑制技術(shù)研究。本文用光電負(fù)反饋方法，對Nd:YAG NPRO激光器和Er:Glass單頻激光器進(jìn)行噪聲抑制研究。主要研究內(nèi)容包括四個方面：
　　（1）基于低折射率介質(zhì)Er:Glass設(shè)計了NPRO，獲得足夠大的本征偏振態(tài)損耗差，可實現(xiàn)穩(wěn)定的單頻行波振蕩。對輸出噪聲譜進(jìn)行仿真計算，優(yōu)化諧振腔的增益和損耗等參數(shù)，降低自由運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的輸出強度噪聲。

3、　?。?）采用三能級系統(tǒng)的噪聲的全量子理論分析模型，分析三能級固體激光噪聲的理論特性，克服傳統(tǒng)速率方程理論定量分析不準(zhǔn)確的缺陷。求解自由運轉(zhuǎn)下和負(fù)反饋下的噪聲傳遞函數(shù)和輸出噪聲譜。
　?。?）為了更好地補償高頻相位延遲，對比分析了不同階次反饋控制環(huán)路對噪聲抑制效果。采用高階相位超前電路設(shè)計了反饋控制環(huán)路，以改善噪聲抑制效果，完成了反饋控制電路的研制。
　　（4）在實驗方面，搭建了Nd:YAG NPRO激光器，實現(xiàn)了單頻激光運

4、轉(zhuǎn)，完成了對輸出光束的準(zhǔn)直、偏振控制和光纖耦合。對 Nd:YAG NPRO激光器進(jìn)行噪聲抑制實驗，采用一階相位超前電路進(jìn)行反饋控制后，相對強度噪聲（RIN）峰值抑制了約24dB，但峰值會向高頻方向移動；采用二階相位超前電路進(jìn)行反饋控制后，RIN整體抑制了約32dB；采用三階相位超前電路進(jìn)行反饋控制后，整體抑制了約42dB，整體 RIN水平低于-145dB/Hz，驗證了高階相位超前電路可改善對四能級激光器的噪聲抑制效果。還搭建了平凹腔Er