實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：基于高Q微環(huán)諧振腔OEO的系統(tǒng)測(cè)試分析

測(cè)試設(shè)備：高壓放大器、示波器、可調(diào)諧激光器、頻譜分析儀、光電耦合器、光電探測(cè)器等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

圖1：加入鎖頻電路的光纖環(huán)腔OEO結(jié)構(gòu)圖

設(shè)計(jì)了針對(duì)高Q光纖環(huán)形腔光電振蕩器(OEO)的鎖頻電路，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。鎖頻電路的原理為：通過(guò)激光器產(chǎn)生波長(zhǎng)為1550nm的光波，之后該光波進(jìn)入相位調(diào)制器進(jìn)行相位調(diào)制，然后經(jīng)過(guò)高Q光纖環(huán)形腔注入到光電探測(cè)器中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；隨后將輸出的信號(hào)注入到鎖頻模塊進(jìn)行信號(hào)解調(diào)。最后通過(guò)高壓放大器反饋到激光器的頻率控制端。通過(guò)控制壓電陶瓷來(lái)改變激光器的輸出頻率，使其能夠時(shí)刻跟隨高Q微環(huán)腔的諧振頻率變化。這樣通過(guò)反饋調(diào)節(jié)鎖定激光器的輸出光頻率，使光子在通過(guò)光纖環(huán)腔時(shí)始終處于諧振狀態(tài)，然后將其作為OEO的延時(shí)儲(chǔ)能單元，形成反饋回路。

加入鎖頻系統(tǒng)后OEO系統(tǒng)工作過(guò)程為：激光器發(fā)出的光經(jīng)過(guò)強(qiáng)度調(diào)制器調(diào)制后，進(jìn)入相位調(diào)制器，將調(diào)制后的光信號(hào)通過(guò)摻鉺光纖放大器進(jìn)行放大，然后依次進(jìn)入光纖環(huán)諧振腔，一路進(jìn)入鎖頻模塊，經(jīng)過(guò)高壓放大器把信號(hào)反饋回激光器，使輸出光頻率被鎖定在光纖環(huán)諧振腔的諧振點(diǎn)上。另一路進(jìn)入光電探測(cè)器，隨后通過(guò)射頻放大器，光電耦合器，回到強(qiáng)度調(diào)制器的調(diào)制端口，構(gòu)成OEO振蕩器回路。

圖2：鎖頻OEO系統(tǒng)頻譜圖

對(duì)光電振蕩器(OEO)環(huán)路中各光電器件如微波放大器、光電探測(cè)器、鎖頻電路模塊上電后，調(diào)節(jié)激光器光強(qiáng)即光功率大小，使光電振蕩器(OEO)系統(tǒng)發(fā)生起振。同時(shí)通過(guò)鎖頻電路對(duì)光學(xué)微腔進(jìn)行鎖頻，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)能夠穩(wěn)定振蕩時(shí)，振蕩峰位于10.4GHz處，如圖2所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖3：左圖為鎖頻電路未作用時(shí)相位噪聲圖，右圖為鎖頻電路作用時(shí)系統(tǒng)相位噪聲圖

在頻譜儀頻率范圍為9.6GHz~11.3GHz，中心頻率10.4GHz處、實(shí)現(xiàn)了單模振蕩，分別測(cè)量鎖頻電路作用前后OEO系統(tǒng)的相位噪聲。如上圖3圖3所示。在偏離偏移頻率為10kHz處，單邊帶相位噪聲為分別為-71.34dBc/Hz和-91.35dBc/Hz?？梢钥闯鲦i頻電路的引入將相位噪聲降低了約20dBc。

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審核編輯 黃宇