實驗名稱：利用模清潔器降低1.5μm激光噪聲

測試設備：高壓放大器、信號發生器、光纖激光器、放置光隔離器、光電探測器等。

實驗過程：

圖1：實驗裝置及模清潔器鎖腔系統。HWP：半波片；OI：光隔離器；EOM：電光調制器；L：透鏡；MC：模清潔器；PD：光電探測器；HV：高壓放大器

實驗中首先利用激光初步調節模清潔器腔的閉合，然后采用另外一個信號發生器產生頻率為30Hz左右的三角波信號，通過高壓放大器放大后連接至壓電陶瓷用于掃描模清潔器腔長。通過透射信號將透射峰調節至最高，再利用匹配透鏡調節好激光與模清潔器的模式匹配，調節好閉合后實驗測得p偏振精細度約為220，s偏振帶寬1.36MHz，s偏振精細度約為900。

為了進行后續實驗，我們必須鎖定模清潔器使激光穩定透射，實驗中我們釆用邊帶鎖腔的方法，即PDH穩頻方法將模清潔器腔鎖定在入射激光的頻率上，腔鎖系統如圖1所示。高頻信號發生器產生頻率約60MHz的調制信號，經功率分束器分為相等的兩路。一路經過位相延遲器輸入到混頻器，另一路經過功率放大放大后輸入到電光位相調制器，把調制信號加到入射信號光上。這樣，從模清潔器腔凹面鏡透射的信號光帶有腔的失諧信息，經透鏡聚焦后進入光電探測器，探測到的交流信號經放大后與本地信號共同輸入到混頻器得到誤差信號。然后經過低通濾波器，比例積分微分電路后輸入到高壓放大器HV，再加載到模清潔器凹面鏡的壓電陶瓷上，用以改變模清潔器腔長，從而把模清潔器腔鎖定在入射激光的頻率上。簡單調節鑒頻曲線后，即可將腔鎖住。在我們的實驗系統中，由于各級光學元器件的損耗，到達模清潔器MCI前面最大激光功率為1.73W，模清潔器腔鎖住后，測量得到p偏振透過功率為1.04W，透過率為60%，鎖腔后功率穩定性優于1%。而s偏振透過率僅有1%，由于透射功率太小所以無法利用s偏振過濾后進行后續實驗。

實驗結果：

圖2所示是利用平衡零拍探測方法測量到的模清潔器前后激光的強度噪聲譜，探測器電子學噪聲遠低于散粒噪聲極限。圖中曲線a代表散粒噪聲基準，曲線c代表經過模清潔器前激光強度噪聲譜，曲線b代表經過模清潔器后激光強度噪聲譜。

圖2：1mW時測量的1.5μm激光強度噪聲

從圖中可以看出，光纖激光器的輸出激光在低頻處強度噪聲很高，激光的強度噪聲直到30MHz還遠遠高于散粒噪聲基準，而經過模清潔器以后激光的強度噪聲在15MHz就達到了散粒噪聲基準。

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審核編輯 黃宇