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    微型水平的最新激光

    發布日期:2020-12-02
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    許多新興技術依賴于高質量的激光器?;诩す獾腖iDAR傳感器可以提供三維空間的高精度掃描,因此在從自動駕駛汽車到地質測繪技術以及應急系統的各種應用中都至關重要。高質量的激光還是高速、大容量數據中心(互聯網的骨干)的關鍵部分。

    在評估激光器的質量時,研究人員會關注激光器頻率中的噪聲,即激光器光波每秒切換一次的次數。低質量,“嘈雜”的激光器在這些切換中具有更多的隨機變化,從而使它們對于旨在返回準確測量結果或傳達密集信息的系統毫無用處。

    目前,具有足夠低的低頻噪聲的激光器體積大,價格昂貴并且對于大規模制造是不切實際的選擇。賓夕法尼亞大學的工程師已經著手使用一種集成納米光子城段相位噪聲濾波器設備來解決此問題,該濾波器可以放置在低成本激光器之后,以顯著抑制其獨立于光源的相位噪聲?;旌霞呻娮庸庾酉到y使用電子光子環路測量和抑制輸入光的相位噪聲,而不與光源相互作用。

    相位噪聲濾波器可提高輸入光的光譜相干程度,而不會與光源發生相互作用。結果,輸出光信號表現出比輸入光低的相位噪聲,理想情況下同時具有相同的光功率。

    圖1a. 相位噪聲濾波器框圖。該濾波器放置在相干光源之后,并且獨立于光源抑制其相位噪聲; b. PDH激光穩定系統的框圖; c. 前饋線寬減小系統的框圖; d. 與光源無關的基于反饋的線寬減小系統的框圖,其中測量、放大激光器的相位噪聲,并使用光學相位調制器來調制激光器的相位,以抑制相位噪聲; e. 建議的納米光子相位噪聲濾波器的框圖,其中輸入激光器的相位噪聲被獨立于光源的混合電子-光子反饋環路的環路增益抑制

    激光相位噪聲降低方法通?;诜答伝蚯梆仚C制。在基于反饋的系統中,例如電光鎖相環、電反饋和光學反饋將激光相位和頻率與光學參考的相位和頻率進行比較,并將產生的誤差信號注入反饋回路中的激光器。

    圖1b顯示了廣泛用于激光穩定的Pound–Drever–Hall(PDH)系統的框圖,其中將激光頻率與光學頻率基準進行比較,并將得到的誤差信號,即讀出電流,放大、濾波并注入到激光器中,以閉合反饋回路。在這樣的系統中,相位噪聲降低帶寬通常是有限的,以避免對于足夠大的環路增益的不穩定性。此外,由于激光器是反饋回路的一部分,其特性如頻率調制(調頻)響應可能會進一步降低環路穩定性。

    與最先進的臺式激光線寬縮減系統相比,相位噪聲濾波器的尺寸小了幾個數量級,功耗也低了幾分之一(由于采用了定制的級間匹配,而不是標準的50Ω匹配)。由于系統尺寸小,它對環境波動的敏感度明顯較低,適合低成本大規模生產,尤其是在使用硅和互補金屬氧化物半導體工藝制造時。

    圖2. 單邊帶強度調制器

    顯示了已實現的單邊帶強度調制器的結構,其中兩個內部平衡馬赫-曾德爾調制器(MZMs)嵌套在外部MZI內。為了確保單邊帶調制,內MZMs的兩臂和外MZI的兩臂之間的相位差必須分別設置為π弧度和π/2弧度。

    深圳網聯光儀有限公司成立于2017年,位于深圳坪山,是一家專業從事新型分子光譜儀器研發、生產、銷售的高新技術企業。 公司在微型激光技術,紅外光譜技術,多算子匹配算法,微型與智能化系統設計以及大數據信息共享與分析等領域具有國際水平的技術積累。


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