基于共振无源腔的飞秒脉冲噪声抑制研究

发布时间：2017-11-29 16:12

  本文关键词：基于共振无源腔的飞秒脉冲噪声抑制研究

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【摘要】：随着原子钟技术的飞速发展,时间频率信号的精度已进入10-18量级,利用高精度的时间频率技术开展基础科学研究,推动新兴工程技术发展,实现超高精度的导航定位乃至武器制导都对远距离时间频率比对技术提出了越来越高的要求。与微波相比,激光信号具有更高的载波频率和带宽,利用激光进行高精度时间传递研究受到广泛关注。随着飞秒光频梳的出现,基于激光脉冲的时间传递精度获得了革命性的提高,在2公里距离内时间同步精度已从皮秒量级进入到了飞秒量级,极大地增强了人们对实现更高时间传递精度的信心。最新理论研究表明,基于量子技术的脉冲时间传递方案有望将时间同步精度进一步提升到阿秒量级,该技术的核心思想是采用平衡零拍探测技术测量到达的飞行光脉冲相对于本底参考光脉冲的噪声起伏。研究表明,基于平衡零拍探测技术的高灵敏时延测量精度受限于飞秒光脉冲的载波包络偏频(CEO)相位噪声。因此,抑制飞秒光脉冲的CEO相位噪声能够进一步提高时间测量的精度。共振无源腔不仅能过滤激光的强度和相位噪声,同时也能对激光相位噪声和强度噪声之间起到相互转化的作用。由于激光的强度噪声比相位噪声更易于测量,因此可以结合无源腔对噪声的转化模型,通过强度噪声的测量而分析得出激光的相位噪声。本文的主要工作:理论分析了共振无源腔对飞秒脉冲激光的强度和相位噪声的转化模型,实验上搭建了精细度约为1500,自由光谱区为75MHz的八镜环形共振无源腔。采用Pound-Drever-Hall稳频技术对无源腔实现了锁定,采用自平衡零拍探测系统测量了无源腔透射场和反射场相对于散粒噪声极限的强度噪声起伏。实验观察到,飞秒脉冲激光经过无源腔透射后,强度噪声特性得到较好的改善,在探测频率2MHz附近达到散粒噪声极限。结合共振无源腔对飞秒激光强度和相位噪声的转化模型,我们进一步间接得到了钛宝石锁模激光的相位噪声。经过无源腔的噪声抑制作用,相位噪声在探测频率1MHz附近达到散粒噪声极限。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(国家授时中心)
【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：1237327