亚ns量级脉冲激光与相干探测技术研究

发布时间：2017-11-22 15:12

  本文关键词：亚ns量级脉冲激光与相干探测技术研究

  更多相关文章： 被动调Q微晶片激光器 短脉冲激光 弱信号相干探测 光拍频

【摘要】：1960年激光问世,它具有单色性能好、相干性佳、发散角小和亮度高等优点,为相干探测提供了高性能光源。激光探测具有传输效率高、抗干扰性强、体积小等特点,并且在某些领域正逐步的替代传统微波探测方式。激光作为信息快速获取的探针,在输出相同光能量的情况下,激光相干探测过程的传输距离、信噪比、接收灵敏度以及距离分辨率均随着激光脉冲宽度的减小而增加。信息的获取、传输、储存和处理是亚纳秒量级脉冲激光的一项重要应用,短脉冲激光的研究为人们在相干探测领域提供了新的方向。本论文主要研究亚纳秒量级脉冲激光及其相干探测技术,设计并研制单频、窄线宽、低噪声非平面环形激光器(NPRO)作为本振光源,设计并研制单频、窄脉宽、高峰值功率的被动调Q微晶片激光器作为脉冲发射光源,并保证本振光和连续光束频率匹配。脉冲激光具有比较宽的频谱,理论上讲只有信号光和脉冲激光频率一致时,才能获得最佳的灵敏度。两束波长相等的激光接入到98/2光纤耦合器中并发生相干,然后将相干光接入到与高速示波器连接的光电探测器(10GHz)中,在示波器上可以看到明显的光拍频现象。改变输入本振光的功率值,在示波器中观察到相干光信号的脉冲幅度也随之发生变化,从而验证了小信号的探测过程。为了避免在解调过程中两台激光器频率一致时导致信号强度不稳定的情况,相干探测过程将脉冲光和本振激光同时输入到90o光混频器中,两束光在其内部发生相干后输出4路相位差为90o的信号,以0o和180o作为I支路,90o和270o作为Q支路,将两路信号分别接入装有PIN的平衡探测放大器中。其中连接混频器和平衡探测器的四根光纤长度应完全相等,以保证后续信号处理过程中I和Q支路相位差为90o,然后利用示波器对I和Q两路信号做平方和处理,最后在示波器中看到稳定的脉冲信号,与理论计算结果一致。相干探测可以有效的提高信噪比和探测灵敏度,根据实验得到相干探测信噪比为45.6dB,最小接收光功率为-55.3dbm;亚纳秒量级的激光脉冲具有更宽的频谱,放宽了探测过程中对本振激光频率稳定性的要求。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN24

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本文编号：1215123