激光的相位噪声特性以及抑制方法研究

回顾了到目前为止激光相位噪声的研究成果,阐述了由经典模型和弛豫振荡导致的在线宽展宽影响下的激光线宽。提出了自发辐射放大会对激光谱线产生进一步影响的问题。在噪声的抑制方面,分析了电子介入系统锁相方案的锁相效果。通过比较已锁相激光和未锁相激光与理想激光之间的互相关函数,结果表明,成功的锁相会使锁相激光的相干长度扩展到无限长。     

远程干涉型光纤传感系统的非线性相位噪声分析

以远程干涉型光纤传感系统为背景, 研究了系统非线性相位噪声构成, 对各构成要素的具体影响进行了详细分析和综合评价, 简要讨论了噪声抑制方案. 研究表明, 系统相位噪声主要包括强度噪声转化而来的相位噪声、非线性效应引起激光 线宽展宽导致的相位噪声以及自相位调制和交叉相位调制引入的相位噪声. 受激布里渊散射和四波混频可引入强度噪声并转化为相位噪声, 对于探测带宽较窄的光纤传感系统, 四波混频引入的该部分噪声往往可以忽略. 受激布里渊散射、四波混频和调制不稳定性都可引起激光线宽展宽从而造成相位噪声的增大. 当系统信道数目较多时, 交叉相位调制对相位噪声的贡献不可忽略. 所得结论对远程干涉型光纤传感系统的实际应用具有重要的指导意义.     

模式清洁器的噪声转化与输出场噪声分析

根据三镜腔模式清洁器的反射光场及透射光场的传输特性,推导了反射光场和透射光场中振幅和相位两个正交分量的噪声转化函数,理论证明模式清洁器可以实现半导体激光器振幅噪声和相位噪声的相互转化.搭建三镜腔模式清洁器和自平衡零拍探测实验系统,测量了模式清洁器反射光场和透射光场的振幅噪声谱,实验结果与理论结果一致.根据模式清洁器的噪...     

非线性相位噪声对DQPSK调制系统性能影响研究

为了研究非线性相位噪声对差分正交相移键控（DQPSK）调制系统性能的影响,在理论推导非线性相位噪声数学模型的基础上,通过固定接收端信噪比不变,仿真分析了40Gb/s速率时DQPSK调制系统误码率随输入信噪比的变化情况。结果表明:与二进制差分相移键控（DPSK）调制相比,DQPSK调制对非线性相位噪声的影响更为敏感,当非线性效应较大时,非线性相位噪声将使系统误码率显著增大,严重影响系统通信质量。因此,当采用DQPSK调制时,必须考虑非线性相位噪声对系统性能的影响。     

高速串行数据链路中基于相位噪声时钟抖动测量

传统并行数据通信随着速度的增加,传输时延已难以准确控制,使得高速串行数据传输成为通信的主要方式,当数据速率超过Gb/s水平,时钟信号引入的抖动已成为系统抖动的主要成分,低数据速率抖动分析技术已难以满足要求,相位噪声测量技术在高速串行数据链路抖动分析中提供了解决方案,文章从原理上论述了相位噪声与抖动的关系,以实例给出了通过相位噪声测量间接测量抖动的工程计算方法。     

光纤水听器远程全光放大系统相位噪声研究

光功率冗余不足及相位噪声增加是制约光纤水听器传输距离及探测性能的关键因素。基于光纤水听器全光模拟传输系统，建立远程放大相位噪声模型，设计大有效面积低损耗光纤组合传输链路，在100 km传输4波分×8时分复用系统中，远程放大引入的相位噪声仅为-98.1 dB@1 kHz(1 kHz为频率)，优于常规单模光纤4.3 dB，模型的有效性得到了验证。将模型应用于150 km传输系统，对远程增益单元位置进行优化，获得了-93.2 dB@1 kHz的远程放大噪声性能。所提噪声模型及优化方法可应用于不带电中继的光纤水听器系统设计及研制中，对增大全光传输距离及提升远程探测性能具有重要意义。     

GS方法恢复低频相位噪声

 将Gerchberg-Saxton(GS)反演方法应用于恢复高功率激光装置的低频相位噪声研究中,通过数值模拟计算,给出了很好的迭代结果。为设计合理的相位板提供了依据。同时也为光束诊断系统提供了一种测量相位的方法。     

GS方法恢复低频相位噪声

将Gerchberg-Saxton(GS)反演方法应用于恢复高功率激光装置的低频相位噪声研究中,通过数值模拟计算,给出了很好的迭代结果。为设计合理的相位板提供了依据。同时也为光束诊断系统提供了一种测量相位的方法。     

基于法拉第旋镜的干涉型光纤传感系统偏振相位噪声特性研究

偏振诱导信号衰落现象的抑制是干涉型光纤传感系统的关键技术之一. 针对法拉第旋镜(FRM)法抑制偏振诱导信号衰落技术的残留偏振相位噪声问题进行了深入的理论和实验研究. 运用琼斯矩阵法建立了基于法拉第旋镜的干涉型光纤传感系统偏振相位噪声的理论模型; 分析了影响系统偏振相位噪声的主要原因: 法拉第旋镜的旋光角度偏差、入射光偏振态调制度、干涉仪两臂光纤双折射; 提出了相应的抑制偏振相位噪声的方法. 详细仿真分析了入射光偏振态调制度对干涉型光纤传感系统偏振相位噪声的影响, 仿真分析得出若法拉第旋镜旋光角度偏差为最大工艺制造误差1°, 当入射光偏振态调制度为1.84 rad时, 系统可能出现的最大偏振相位噪声为0.0815 rad. 最后, 搭建了基于M-Z型偏振态调制器的偏振相位噪声测试系统, 测试了在传输光纤受到外界偏振扰动的情况下, 干涉传感系统存在的偏振相位噪声, 实验测试结果与理论分析结果基本一致, 有力地证明了该偏振相位噪声理论分析模型的正确性.     

法布里-珀罗腔对相位噪声测量的影响

从理论上讨论了通过法布里－珀罗腔将输入场的相位噪声转换为强度噪声的过程。分析了腔参数对输入场相位噪声测量的影响，并对自由运转时单模量子阱激光器相位噪声进行了测量。     

基于分段直线拟合的伪随机码相位测量法

针对目前PN码(Pseudo-Noise Code)相位测量抗干扰能力有限的问题,提出了一种新的PN码相位测量方法,该方法以PN码的相关函数为基础,以峰值点为分界点对相关峰曲线两侧分别做最小二乘直线拟合。然后求出两条直线的交点坐标,其中横坐标与零相偏参考值的差值就是PN码相位的估值。该方法与目前常用的最小二乘同步法和三点二次插值PN码相位测量法相比较,算法复杂度增加有限。通过仿真数据可以得出,新的PN码测量方法在信噪比较低的情况下能得到比最小二乘同步法和三点二次插值法更加稳定和精确的估值结果。     

Colored Noise in First-order-like Phase Transition of a Laser System

The decoupling theory is employed to analyze the multiplicative colored noise in a single mode laser system. Steady state intensity distribution function is derived when colored noise is included in the laser system. The first-order-like phase transition driven by multiplicative colored noise is investigated and compared with the case of multiplicative white noise. It is shown that the noise correlation time can affect the parameter plane of the first-order-like phase transition. The steady state intensity distributions in a laser system is changed greatly with noise correlation time τ.     

Colored Noise in First-order-like Phase Transition of a Laser System

The decoupling theory is employed to analyze the multiplicative colored noise in a single mode laser system. Steady state intensity distribution function is derived when colored noise is included in the laser system. The first-order-like phase transition driven by multiplicative colored noise is investigated and compared with the case of multiplicative white noise. It is shown that the noise correlation time can affect the parameter plane of the first-order-like phase transition. The steady state intensity distributions in a laser system is changed greatly with noise correlation time τ.     

加性噪声对激光一级相变类比的影响

从单模激光场的增益－噪声模型出发,导出了激光场定态强度分布函数,研究了定态分布函数的极值点随加性噪声、乘性噪声和注入信号的变化情况。结果表明,乘性噪声是使激光系统出现一级相变类比的关键因素,注入信号使相变行为减弱,而加性噪声却使得定态分布中极值点的数量和位置出现来回跳跃式变化。     

用白光相移干涉增大表面形貌可测范围的研究

分析研究了我相移干涉应用于表面形貌测量时表面形貌与干涉图像之间的关系,比较了两种不同光谱分布的光束的白光相移干涉特性。依据白光相移干涉中与干涉光强有关的一些特定参量与表面形貌之间的一一对应关系,提出了一种不直接测量相位、避开相位测量不确定性的新方法。所提方法扩大了可测深度范围,可用于测量面形较陡的连续表面或不连续深结构表面。     

宽带低相噪频率合成器的设计与实现

介绍了一种宽带、 高分辨率和低相噪频率合成器的设计与实现方案. 该频率合成器包含3个部分：(1) STM32处理器部分,作为频率合成器的控制器并为其提供远程控制的CAN总线接口;(2) 时钟分配单元,用于产生固定频率的参考信号和输出频率的精确调整;(3) 三混频部分,以30 MHz的步进改变频率合成器的输出频率. 将该频率合成器应用在自主研发的500 MHz液体高分辨率NMR谱仪上,测试了¹H NMR标样样品的灵敏度,实验结果证明了该方案的可行性.     

像增强器噪声频谱特性测试技术研究

对一台进口的像增强器信噪比（SNR）测试仪进行履行，重新研制和设计了测试仪的信号处理模块、计算机系统和测试软件，采用硬件滤波、软件数字滤波和快速傅里叶变换（FFT）相结合的方法实现了像增强器噪声的频谱特性测试。利用所研制的测试仪对多种型号的进口和国产像增强器的噪声频谱进行了测试分析，并给出了分析测试结果。     

A W-band Frequency Source with Low Spurs and Low Phase Noise

A W-band millimeter wave frequency source is developed by frequency multiplier chain and injection locking. The referenced crystal oscillator (CO) signal 120 MHz is multiplied 400 times to output 48 GHz signal. Then, it is used as a referenced source of fundamental-wave injection-locked harmonic Gunn oscillator with output power more than 10 mW at 96 GHz and spurious output less than −65 dBc. The measured phase noise is −97 and −105 dBc/Hz at 10 kHz and 200 kHz offset, respectively. At last, the influence of the flicker noise, provided by the frequency multipliers and amplifiers, is analyzed.