单频激光PDH稳频系统光外差信号检测技术研究

admin · 发表于 2023-9-25 16:59:34

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雅宝题库解析：
高功率单频激光在激光雷达、同位素分离等领域有着非常广泛的应用，在石油、地震监测等领域也有广泛的需求。在高功率条件下，单频激光器输出的频率稳定性大幅度下降，但是国内外开展相关技术的研究不多。因此高功率单频光纤激光器频率稳定技术的研究具有十分重要的科学意义和实际的应用价值。本文以单频光纤激光器为研究对象，完成了单频光纤激光相位调制光外差(Pound-Drever-Hall, PDH)系统的频率误差信号检测。论文首先通过文献调研，确定了单频激光器PDH稳频系统方案，方案采用较大调制深度的外调制方法，以珐珀腔(Fabry-Perot, F-P)的中心频率作为频率稳定标准。根据PDH理论模型，推导出PDH系统能达到的极限线宽计算公式，讨论调制参数对系统鉴频曲线的影响；分析系统光路，完成F-P腔中心频率与激光频率匹配以及电光相位调制实验。其次，根据光路光功率计算传输估计，设计光外差信号解调模块。拍频信号经过前置放大和滤波，经相敏检测和低通滤波得解调输出。完成器件选型及制版，最后进行了测试。测试结果表明两端电路延迟差可忽略；线性增益约10dB，动态范围为-70dBm~-15dBm，噪声系数计算值3.23，符合设计要求。最后，搭建检测系统，完成单频激光频率误差检测系统在不同调制深度，不同温控电压下进行鉴频曲线以及频率误差的测试。结果表明在调制深度1.01rad附近得到最大鉴频曲线斜率18.10mV/MHz，光纤激光器在温控电压分别为1.25V，相对于F-P腔中心频率的最大频率漂移为3.31MHz，40ms平均时间相对于F-P腔的中心频率的频率方差为1.01×10-11。

单频激光PDH稳频系统光外差信号检测技术研究

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