通信波段窄线宽激光器研制及应用

发布时间：2018-03-07 07:03

  本文选题：超窄线宽激光　切入点：Pound-Drever-Hall技术　出处：《中国科学院研究生院（国家授时中心）》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：基于光纤的光学频率传递是目前精度最高的频率传递手段。2012年,德国MPQ-PTB联合小组在千公里级实地光纤上实现了10-18/3000s量级的传递稳定度,为未来利用光纤实现远距离光钟比对奠定了技术基础。在光纤光学频率传递研究中,利用窄线宽激光作为传递光源,是实现超高精度频率传递的关键之一,与现有光通信网相兼容,是扩展光纤光学频率传递应用范围的必然选择。因此,围绕光学频率传递对光源的需求,主要完成了1550nm窄线宽激光器的初步研究,并在实验室环境的条件下,实现了其在光纤光学频率传递中的初步应用。实验上,我们采用传统的Pound-Drever-Hall(PDH)频率稳定技术实现了1550nm窄线宽激光器的锁定。实验中,我们将激光器输出的激光分为两束分别锁定到两台精细度分别为344000,296000的光学参考腔上。首先,通过对激光器PZT与声光调制器的伺服控制将激光先锁定到第一台光学参考腔上,同时测得伺服系统的控制带宽为50k Hz。然后,通过一根5m的光纤将稳定后的激光传递到第二台光学参考腔中,利用声光调制器将激光再次锁定到第二台光学参考腔上,由于外界环境对光纤的影响,通过拍频比对测得光纤导致激光频率的展宽为0.27Hz。为了评估激光的频率稳定度及线宽,在第二套稳频激光伺服控制系统带宽为4k Hz的条件下,通过频谱分析仪及频率计数器分别测得激光的线宽为2.7Hz,频率稳定度为2.5×10-14/s,在两套激光特性相同情况下,则单台激光的线宽优于等于1.9Hz,频率稳定度优于等于1.7×10-14/s。同时,我们将锁定后的1550nm窄线宽激光应用于光纤光学频率传递系统中,在实验室环境中,测得50km光纤盘的光学频率传递稳定度为7.5×10-17/s,在相同条件下,测得光源线宽为k Hz量级激光时,光学频率传递的稳定为2.4×10-16/s。实验中,我们采用安捷伦53232A,在自动模式下记录激光的拍频信号。最后,我们讨论了窄线宽激光稳频系统中尽可能优化的部分,包括光路的全光纤化、小型化、伺服控制系统带宽及控制环路的时延的优化。
[Abstract]:Optical fiber transmission frequency is currently the highest precision frequency transmission method based on.2012, the German MPQ-PTB group combined with 10-18/3000s to realize the transfer order of stability in the thousand kilometer level field for the future use of optical fiber optical fiber, thus laying the technical foundation to achieve long-distance optical clock comparison. In the study of optical frequency transfer, as the use of light transmission narrow linewidth laser, is one of the key to achieve ultra high precision frequency transfer, which is compatible with existing optical communication network, is the inevitable choice of expanding the scope of application of optical fiber transmission frequency. Therefore, the frequency of light around the optical transmission requirements, mainly to complete the preliminary study of 1550nm narrow linewidth laser, and the environmental conditions in the laboratory next, achieved its preliminary application in optical frequency transfer. In experiment, we use the traditional Pound-Drever-Hall (PDH) technology to achieve a stable frequency 1550nm绐勭嚎瀹芥縺鍏夊櫒鐨勯攣瀹，

本文编号：1578405