高壓放大器基于納米光纖的光學(xué)諧振腔研究中的應用

　　實(shí)驗名稱(chēng)：光纖環(huán)形諧振腔的PDH鎖定系統研究

　　測試設備：高壓放大器、信號發(fā)生器、示波器、電光相位調制器、模擬PID控制器、壓電陶瓷等。

　　實(shí)驗過(guò)程：

　　圖1：(a)光纖環(huán)形諧振腔的實(shí)驗裝置圖。(b)光纖拉伸支架：PZT：壓電陶瓷。壓電陶瓷置于狹縫中點(diǎn)，利用紫外膠將光纖固定在U型支架兩臂末端

　　基于以上穩定的光纖環(huán)形諧振腔，我們結合PDH反饋鎖定技術(shù)對其諧振頻率實(shí)現了鎖定。光纖環(huán)形諧振腔的共振頻率通過(guò)控制光纖長(cháng)度來(lái)控制。腔長(cháng)控制裝置已在圖1(b)中介紹。光纖環(huán)形諧振腔鎖定裝置的示意圖如圖2所示。電光調制器在自由空間對激光進(jìn)行相位調制后耦合進(jìn)入光纖環(huán)形諧振腔。光纖環(huán)形諧振腔輸出激光由光纖分束器分束后分別輸出至交流探測器1和直流探測器2用于產(chǎn)生PDH穩頻系統所需的誤差信號和監測其反射譜。信號發(fā)生器產(chǎn)生EOM調制信號，利用功分器將其分為兩路分別輸入至EOM和相位延遲器對激光進(jìn)行相位調制和延遲解調信號所需的相位。經(jīng)延遲相位后的信號與交流探測器1測到的腔反射信號接入混頻器進(jìn)行混頻以及先后經(jīng)過(guò)低通濾波、PID控制器和高壓放大器后反饋到如圖1(b)所示的用于腔長(cháng)控制的壓電陶瓷上，對光纖環(huán)形諧振腔腔長(cháng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調節和控制，從而實(shí)現對FRR共振頻率的鎖定。我們利用示波器同時(shí)監測PZT的驅動(dòng)電壓、誤差信號及FRR的反射譜。

　　圖2：PDH鎖定實(shí)驗裝置示意圖。EOM：電光相位調制器，HVAmplifiers：高壓放大器，PZT：壓電陶瓷，PID：模擬PID控制器。圖中實(shí)線(xiàn)為光路，虛線(xiàn)為電路。

　　實(shí)驗結果：

　　圖3：(a)相位調制功率為12dBm的鎖定結果：青色實(shí)線(xiàn)為光纖環(huán)形諧振腔的反射信號直接輸出反射譜，黑色曲線(xiàn)為經(jīng)過(guò)低通濾波器濾波后的反射譜，紅色曲線(xiàn)為鑒頻曲線(xiàn)，藍色曲線(xiàn)為進(jìn)行鎖定后的反射信號；(b)相位調制功率為-9dBm的鎖定結果：黑色曲線(xiàn)為光纖環(huán)形諧振腔的反射信號直接輸出反射譜，紅色曲線(xiàn)為鑒頻曲線(xiàn)，藍色曲線(xiàn)為進(jìn)行鎖定后的反射信號。

　　光纖環(huán)形諧振腔反射光譜經(jīng)掃描壓電陶瓷長(cháng)度獲得。圖3(a)、(b)所示分別為EOM調制信號功率為12dBm和-9dBm時(shí)的反射譜。圖3(a)中，青色曲線(xiàn)和黑色曲線(xiàn)分別是光纖環(huán)形諧振腔的反射信號直接輸出和通過(guò)濾波器后的反射譜。電光調制器在光路中對激光光束進(jìn)行了相位調制產(chǎn)生了兩個(gè)邊帶，由于光纖諧振腔對相位的敏感性，使得諧振腔共振的主頻和邊帶之間的干涉并引起其反射信號的強度調制。紅色曲線(xiàn)為鎖定系統的鑒頻信號，藍色曲線(xiàn)為光纖環(huán)形諧振腔鎖定后的反射信號。圖3(b)中，黑色曲線(xiàn)為光纖環(huán)形諧振腔輸出信號通過(guò)低通濾波器后的反射譜，紅色曲線(xiàn)為鎖定系統的鑒頻信號，藍色曲線(xiàn)為光纖環(huán)形諧振腔鎖定后的反射信號。

　　由圖3(a)我們可以看出，光纖環(huán)形諧振腔直接輸出的反射信號攜帶了與電光調制器調制信號同樣頻率的調制，這對其后續的應用是極為不利的。因此我們對光纖環(huán)形諧振腔鎖定后的反射信號進(jìn)行了頻率分析，其測量結果如圖3(a)所示。在腔反射信號與相位調制信號頻率相等頻率處存在一個(gè)強度調制信號。實(shí)驗中應降低相位調制信號的功率以減小此調制信號對腔反射信號強度調制的影響。圖3(a)中紅色、藍色、黑色和紫色曲線(xiàn)分別為相位調制信號功率為-9dBm、24dBm時(shí)腔反射信號的頻譜、頻譜分析儀本底噪聲和探測器的電子學(xué)噪聲。

　　高壓放大器推薦：ATA-7020

　　圖：ATA-7020高壓放大器指標參數

　　本資料由Aigtek安泰電子整理發(fā)布，更多案例及產(chǎn)品詳情請持續關(guān)注我們。西安安泰電子Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線(xiàn)，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。高壓放大器https://www.aigtek.com/products/bk-gyfdq.html