一、半导体激光器噪声的测量（论文文献综述）
曲畅[1]（2021）在《高功率半导体激光器低频噪声产生机理及表征特性研究》文中指出随着理论研究和制备工艺的发展,高功率半导体激光器（High-power Semiconductor Laser Diodes,简称为HP-LDs）以其转换效率高、体积小、重量轻、能直接调制及易与其他半导体器件集成等特点,在军事、工业加工、激光医疗、光通信、光存储等领域中得到广泛应用。近年来,随着高功率半导体激光器输出光功率的日益提高,新的有源材料不断涌现,应用领域日渐扩大,人们对其可靠性提出更高要求,这使得利用低频噪声作为高功率半导体激光器可靠性评估的方法因其便捷、无损、快速等优点备受关注。不仅如此,低频噪声作为一种普遍存在于高功率半导体激光器中的物理现象,是其内部载流子微观运动的外在表现,将内在现象和外在表现建立其联系,势必能够更好地反映其微观性质以促进HP-LDs在材料生长、芯片制备等技术的发展。然而,HP-LDs的低频噪声（主要是1/f噪声）的噪声模型仍不完善,并且相较于其他常规半导体器件,HP-LDs中存在其特有的低频1/f光噪声,同时其低频噪声现象和机制也更为复杂,蕴含着更多导致HP-LDs退化和失效以及能够指导其可靠性管理等有用信息。为了利用HP-LDs的低频噪声实现无损地表征其可靠性和器件质量的筛选,本文以高功率半导体激光器低频噪声产生机理及表征特性展开研究。从理论建模、模拟仿真、实验测试相结合的方法开展了HP-LDs噪声产生机理及特性、小注入下HP-LDs1/f噪声模型及产生机理分析、激光状态下HP-LDs结电压1/f涨落模型以及与光子数涨落之间的量子相关性、以及HP-LDs低频噪声表征特性这四部分内容的研究。本文主要研究内容和研究成果概括如下:1.双异质结HP-LDs的1/f噪声产生机理与特性研究。以经典的朗之万（Langevin）方程为基础,展开了单异质结HP-LDs和双异质结HP-LDs中少数载流子输运机制以及其漂移过程的分析,探讨了与HP-LDs结电流噪声有关的两种机制,即少数载流子热涨落和产生-复合噪声,建立了单异质结和双异质结HP-LDs噪声等效电路模型。在此基础上,引入寄生参量和有源区参量等性能影响因素,建立了双异质结HP-LDs等效电路模型,并推导出了由接触电阻、封装引线电阻等的涨落引起的1/f噪声模型,对比了理论模型与实验结果,验证了模型的正确性并进一步分析讨论了双异质结HPLDs 1/f噪声特性及产生机理。2.小注入条件下HP-LDs 1/f噪声模型及产生机理研究。在小注入条件下,基于HP-LDs以表面复合为主要输运机制,考虑载流子简并、高能级注入以及非辐射复合等因素,理论推导了小注入下HP-LDs 1/f噪声模型,得到了小注入下其1/f噪声的形成与由缺陷、杂质、位错等因素引起的非辐射复合电流具有相似机制。利用电致发光表示非辐射电流,研究了小注入下HP-LDs在老化试验过程中表面状态、1/f噪声特性以及如P-V和I-V等电特性的变化,验证了1/f噪声能够用来表征HP-LDs表面稳定性的有效性,并为HP-LDs表面质量评估提供一定依据。3.激光状态下HP-LDs结电压1/f涨落模型以及与光子数涨落的量子相关性。基于量子化的朗之万（Langevin）方程,建立了HP-LDs结电压1/f涨落理论模型,并探讨了其物理机制。基于激光理论中受激辐射和自发辐射等经典的量子力学过程,证明了电流驱动的HP-LDs可以抑制泵浦噪声、并在腔宽以下的频率区域产生相位最小不确定态,获得了HP-LDs产生的接近粒子数-相位最小不确定态（即振幅压缩态）,由于其泵浦噪声被抑制,且具有很高的量子效率,降低了振幅噪声。理论预测了激光状态下HP-LDs来自外场的光子数涨落与结电压1/f涨落之间量子相关性的存在,并对比了二者之间的互相关系数的理论预测值和实验结果,实验结果与理论预测具有较好的一致性,验证了理论预测的正确性。4.高功率半导体激光器低频噪声表征特性研究。提出了一种用于808 nm HP-LDs可靠性表征的低频光、电噪声相关性方法,实验验证了低频光、电噪声相关性作为一种可靠性评估工具的可行性和有效性;针对传统加速老化试验对器件具有破坏性以及利用单一初测噪声作为单一筛选指标筛选结果缺乏全面性等技术问题,提出了一种结合低频噪声测量和加速老化试验的垂直腔面发射激光器（VCSEL）预筛选方法,建立了VCSEL的预筛选模型,并通过实验验证了模型的正确性;探讨了基于1/f噪声的HPLDs辐射效应退化机理和辐射损伤表征,建立了引入辐照缺陷的HP-LDs 1/f噪声表征模型,讨论了辐射对HP-LDs特性等的影响。本文针对高功率半导体激光器所建立的1/f噪声模型以及所提出的表征特性方法通过仿真分析和实验结果对比,验证了其有效性,为高功率半导体激光器可靠性无损表征和质量筛选研究提供了解决方案。
李宁[2]（2021）在《450nm蓝光半导体激光器低频噪声测量系统研究》文中指出蓝光具有波长短、光束发散角小的优点,因此蓝光半导体激光器在高密度存储、彩色激光显示、激光探测、激光医学等诸多方面得到了广泛应用。半导体器件中的低频噪声与器件失效及内部缺陷存在联系,因此可以通过低频噪声对半导体器件进行可靠性表征。此外,半导体激光器作为温度敏感器件,可以将工作温度作为控制因素,对激光器在不同温度下的低频噪声表现进行研究。本文设计了针对450nm蓝光半导体激光器的测量系统,该系统可同时实现温度控制和低频噪声测量,为半导体激光器可靠性研究提供了噪声测量手段和实验依据。在半导体激光器基本特性研究基础上,文中设计了由偏置电路、EMI滤波电路、前置放大器、激光器温度控制模块、数据采集模块以及屏蔽模块构成的低频噪声测量系统。其中偏置电路可以为待测激光器提供连续可变的偏置电流,温度控制模块可以改变激光器的工作温度,二者结合使激光器保持在不同的工作状态下方便测量;EMI滤波器针对来自电源和传输线上的电磁干扰（Electromagnetic Interference,EMI）信号进行抑制,保证测量精度的同时滤除高频信号;由于低频电流噪声可低至pA/（?）级,为达到数据采集模块的动态范围,文中设计了前置放大器对信号进行I/V变换及放大,最终数据采集模块通过USB将低频噪声数据传送至PC,完成对噪声数据的存储和谱估计,整个系统通过单片机进行协调和控制。基于该低频噪声测量系统,文中设计测量方案对系统的温度控制功能进行了验证,并分别将待测激光器设置在20℃、25℃、30℃的工作温度下,得到三组1/f低频噪声功率谱密度数据。通过数据和功率谱密度曲线比对分析可知,随着温度上升低频噪声功率谱密度明显增大,在1Hz处温度提高5℃后噪声功率谱密度增大了一个数量级。本文中所设计的系统能够实现对450nm蓝光半导体激光器1/f低频噪声数据的准确测量,为进一步研究低频噪声与半导体激光器工作温度及可靠性的联系提供了实验支撑,具有一定的实用价值。
赵齐来[3]（2020）在《低噪声单频光纤激光技术及其应用研究》文中研究说明单频光纤激光器凭借着全光纤紧凑型结构、良好的光束质量、k Hz量级的激光线宽以及方便高效的热管控等优势,在光纤通信、相干合束、多普勒激光雷达等领域具有重要的应用价值。然而,单频光纤激光器的噪声特性限制了其在诸如高精度光谱学、精密时频传递、光泵磁力仪以及引力波探测等精密激光应用领域的进一步发展。为了提升单频光纤激光器的噪声性能,满足激光应用系统日益提高的光源噪声技术指标,开展单频光纤激光器的噪声抑制研究具有重要意义。本文选取分布布拉格反射（DBR）单频光纤激光器作为研究对象,针对强度噪声和频率噪声的抑制开展系统研究,并在所获低噪声单频光纤激光器的基础上开展应用研究,取得的主要研究成果如下:（1）强度噪声抑制方面:提出了基于偏振相关增益饱和效应的半导体光放大器（SOA）抑制强度噪声理论模型,并对理论模型的准确性进行了实验验证。利用SOA与光电反馈相结合的抑制技术,结合自主优化设计的高饱和功率低噪声光电探测器,在50 k Hz～50 MHz的宽频段范围内,输出激光抑制后的相对强度噪声（RIN）达到了-160d B/Hz,与散粒噪声极限（-163.69 d B/Hz）的差距不足3.7 d B,有效地提高了单频光纤激光器的强度噪声性能。（2）频率噪声抑制方面:利用50:50的2×2耦合器构成带隙型滤波谐振腔,设计出8字型复合光学反馈环路,从而引进游标效应增强复合腔的反馈锁定效果,大于3 k Hz频段的频率噪声可达0.3 Hz2/Hz的水平,最大抑制幅度可达4个数量级。选用臂差为500m的迈克尔逊干涉仪结合比例积分微分（PID）锁定技术,在30 Hz～100 Hz频段内频率噪声实现了5个数量级的最大抑制幅度,频率噪声最小值可达0.1 Hz2/Hz。开展8字型光学反馈与非平衡光纤干涉仪相结合的综合频率噪声抑制研究,频率噪声最低水平达到0.03 Hz2/Hz,最大抑制幅度接近6个数量级。在10 Hz～25 k Hz的频段内,输出激光的频率噪声均小于1 Hz2/Hz,实现宽频段低频率噪声的单频光纤激光输出。（3）强度噪声与频率噪声同时抑制方面:采用光学自反馈与助推光学放大器（BOA）相结合的综合噪声抑制技术,对中高频段的强度噪声与频率噪声开展同时抑制研究。RIN最大抑制幅度超过64 d B,在75 k Hz～50 MHz的频段内,RIN水平被抑制至-150 d B/Hz;在700 Hz～7 k Hz的频段内,频率噪声实现了2个数量级的下降,频率噪声最小值为0.15Hz2/Hz。采用数字PID型光电反馈与氦原子频率调制谱相结合的方式来实现低频强度噪声与频率噪声的同时抑制。在0.1 Hz处,RIN实现了高达32 d B的最大抑制幅度,从而被降低至-102 d B/Hz,同时在1 Hz处,RIN也获得了20 d B的有效抑制。24小时的频率稳定性提高了近4个数量级,频率不稳定度由原来的2.57×10-6大幅缩小至4.22×10-10水平。（4）低噪声单频光纤激光器的应用方面:利用SOA的偏振相关增益饱和效应,设计了基于信号强度调控的激光加密传输方案。在对激光信号施加强度调制后,通过信号加密模块实现近60 d B的强度信号幅度抑制。经过50 km单模光纤传输后,光强直接测量所获得的信噪比仅为3 d B。而采用定制解密模块探测,解调信号幅度提高了近40 d B,整个调制信号的基本状态实现解调。利用低频率噪声单频光纤激光器结合光纤干涉仪连同相位生成载波（PGC）调制解调技术构建光纤应变精密测量系统。在30～200 Hz频段,应变测量灵敏度提高近3个数量级,由原来10 pε/Hz1/2量级提高至10 fε/Hz1/2量级,实现了高灵敏度的光纤应变精密测量。
张骥[4]（2020）在《光纤激光器噪声测量与抑制技术的研究》文中认为近年来,单频光纤激光器凭借其窄线宽、结构紧凑、稳定性好、光束质量优良等特点,在精密光谱测量、激光雷达和非线性变频等领域具有着重要应用。然而,在例如光纤水听器、相干光通信、引力波探测等实际应用中,其噪声特性也是大家关注的一项重要指标,并且值得进一步的优化。本学位论文围绕单频光纤激光器,针对其噪声测量与噪声抑制等关键技术开展研究,主要工作内容包括:第一,系统梳理单频光纤激光器噪声基本理论。基于速率方程理论建立单频光纤激光器弛豫振荡的理论模型,推导出激光器泵浦与腔损耗的影响,并数值分析了变化趋势,分析了强度噪声中技术噪声与散粒噪声的影响;讨论了光纤激光器频率噪声中几种主要的噪声源,包括自发辐射噪声、基本热噪声以及自热噪声,详细分析了各自的影响机制并推导出所贡献的频率噪声表达式;阐述频率噪声与线宽之间的关系。第二,瞄准低噪声单频光纤光源,设计研制出高灵敏度的宽频段强度与频率噪声测量系统。通过研制基于迈克尔逊光纤干涉仪的相关延时自外差频率噪声测量装置和具有定标功能的光外差拍频测量装置,结合频谱分析仪和快速傅立叶变换分析仪等标准仪器,测量出了单频光纤激光器在[mHz,MHz]宽频段内的频率和强度噪声特性。经与厂家数据对比和不同测量方案所得结果之间的相互印证,验证了测量的准确度和有效性。此外,实验还测量了调Q光纤激光器的噪声特性。第三,利用主、被动技术对单频光纤激光器的强度噪声与频率噪声进行抑制。设计出低震动敏感度的封装方案,结合精密温控,实现激光器噪声初步抑制;采用光电反馈法对激光器的强度噪声进行进一步抑制,实现了弛豫振荡峰处最大20 dB的抑制水平,在大于100 kHz频率范围,强度噪声整体幅度低于-120 dB/Hz;利用自主研制的高稳定性光纤干涉仪作为鉴频元件进行稳频实验,经稳频后,单频激光频率噪声在10 Hz-10 kHz内实现了大于30 dB的噪声抑制,其中,10 Hz处频率噪声低于10 Hz2/Hz,在10 Hz-10 kHz范围,频率噪声低于100 Hz2/Hz。抑制后的噪声指标达到了国内领先水平。以上研究结果对研制低噪声单频光纤激光器以满足引力波探测、时频传递、光纤传感等领域的应用需求具有重要的参考价值。
谢兆鑫[5]（2020）在《掺镱高功率窄线宽光纤激光器及单频种子源的研究》文中认为高功率窄线宽线偏振光纤激光器具有线宽窄、光束质量高、偏振度高等优势,被广泛应用于相干合成、光谱合成、非线性频率变换等领域,本文重点研究了高功率短波长（≤1030 nm）窄线宽线偏振掺镱光纤激光器。此外将短波长（1018 nm）掺镱光纤激光器作为泵浦源应用在单频系统当中,研究了同带泵浦技术对单频光纤激光系统的影响。具体研究工作如下:1.从理论和实验两方面研究了高功率1018 nm窄线宽线偏振光纤激光器。基于传统掺镱光纤激光的稳态速率方程建立数值仿真模型,优化了激光系统的参数并且有效抑制了ASE,最终实现了工作波长1018 nm、激光输出功率104 W、3 d B和20 d B的光谱宽度分别是～21 GHz和～72 GHz、偏振消光比>17.5 d B、高光束质量（M x2～1.62和My2～1.63）、斜率效率79%的激光器系统。2.从理论和实验上两方面研究了基于主振荡功率放大结构的1030 nm全光纤千瓦级窄线宽线偏振光纤激光器。通过理论计算表明增大种子激光的线宽可以有效抑制SBS,缩小增益光纤长度可以有效抑制ASE。实验中利用光谱宽度较宽的种子源从而有效抑制了SBS效应,采用正向泵浦方式实现了925 W输出激光功率、中心波长1030.1 nm、偏振消光比～15.2 d B、光谱宽度～60 GHz、近衍射极限光束质量（M2<1.3）的激光系统。3.从理论和实验两方面研究了两种不同腔体结构的单频1018 nm光纤激光器。通过数值仿真模型,优化了单频1018 nm线性腔激光器的参数,理论分析了环形腔中实现1018 nm激光激射时SMS器件的光谱透射损耗特性。线性腔激光器输出功率120 m W、光谱信噪比72 d B、线宽5 k Hz、RIN约为-134 d B/Hz。环形腔激光器输出功率24.2 m W、光谱信噪比63 d B、线宽3.95 k Hz、RIN约为-131d B/Hz。4.研究了利用1018 nm光纤激光器同带泵浦的环形腔单频1064 nm光纤激光器。当单频1018 nm泵浦功率1.4 W时,单频1064 nm激光器最大输出功率为231 m W,信噪比、线宽和RIN分别为72 d B、1.4 k Hz和-141 d B/Hz。与976 nm半导体激光器泵浦相比,单频1018 nm泵浦时1064 nm单频激光的线宽明显变窄。此外,还研究了单频和多纵模1018 nm泵浦下的系统性能,研究结果表明,单纵模1018 nm泵浦源有助于改善系统的噪声特性。
王聪[6]（2020）在《基于环形谐振器的半导体激光器自注入锁定研究》文中提出半导体激光器体积小、成本低,在相干测距、相控阵雷达、光纤传感以及原子钟等领域,对具有超窄线宽的半导体激光器有急迫需求。利用环形谐振器的选频特性,通过自注入锁定可以对半导体激光器进行线宽压窄和稳定。基于光纤环形谐振器的自注入压窄方法具有成本低、简单方便、压窄效率高的优势。论文实验对比了窄线宽激光器线宽测量的三种方法,选择了适合分布反馈（DFB）半导体激光器线宽压窄测量的延时自外差法。基于环形谐振器的传输特性,设计了接近临界耦合状态的光纤环形谐振器,搭建了基于光纤环形谐振器的半导体激光器自注入锁定的实验装置,1MHz线宽的DFB半导体激光器压窄后线宽达6kHz。对比使用不同参数的光纤环形谐振器进行自注入锁定达到的线宽压窄程度和输出稳定性,总结了环形谐振器结构参数对半导体激光器自注锁定的影响规律。此外,光纤环形谐振器易受外界环境,如温度和振动的影响,尤其是光纤环长,自由光谱范围小,所以在自注入锁定时跳模现象频发,而光波导环形谐振器具有结构紧凑、集成度高、抗环境干扰能力强等优势,所以本论文同时开展了使用光波导环形谐振器进行自注入锁定的研究。利用二氧化硅光波导环形谐振器,得到自注入锁定后线宽为20kHz,跳模稳定时间提升到超过30分钟。本论文研究为利用光纤和光波导环形谐振器进行自注入锁定提供了有益的参考。
李莹莹[7]（2020）在《微型磁力计的实验探索》文中提出随着现代社会对磁场测量的需求,各种磁力计都快速发展,其中原子磁力计由于其易于小型化和灵敏度高的优点脱颖而出。以往原子磁力计体积较大,不能随身携带,不适合用于室外磁场测量。从实用的角度考虑,原子磁力计在保持高灵敏度的同时还需要进一步减小体积。为此,我们做了如下研究:1.在原子磁力计实验中,磁场测量往往需要多路激光,而一般常用的商业激光器及其锁频装置的体积都比较大,所以减小光源的相关部件体积是原子磁力计小型化的重要途径。我们利用分布式布拉格反射激光管搭建了体积仅为2.9cm×4.2 cm×4.2 cm的小型激光器,激光器的最大光功率为117 mW,其功率每12小时慢漂0.6%,在无需外部频率锁定时,通过温度控制器控制波长,输出光场的波长漂移为24小时0.0599)8)/℃。2.将搭建后的小型半导体激光器嵌入到原子磁力计系统中,并分析激光器的光场噪声和频率漂移对磁场灵敏度的影响。实验结果表明,小型半导体激光器的频率抖动对磁力计灵敏度的影响较小,该原子磁力计磁场测量的灵敏度约为10 fT/（?）,满足高灵敏度磁力计测量的需求。我们的工作对原子磁力计小型化进行了实验探索,为原子磁力计便携化提供了可能。
周开军[8]（2019）在《窄线宽单频光纤激光器噪声及应用研究》文中提出窄线宽单频光纤激光器因其结构紧凑、频率噪声低、易于选择制作波长等优势,在原子光谱探测、干涉传感测量以及高功率激光相干合成等领域有重要应用。而光纤激光器噪声直接影响应用系统的性能指标,尤其是其频率噪声在相干探测应用中决定了其系统的探测灵敏度与探测距离。本论文围绕窄线宽单频光纤激光器的频率噪声及其应用展开研究。首先开展了宽频带激光频率噪声测量研究工作,然后通过实验建立的宽频带激光频率噪声测量系统对磷酸盐分布布拉格反射（DBR）光纤激光器频率噪声特性进行研究,随后在低频段和弛豫振荡峰频段对其频率噪声的抑制技术开展研究,最后在相干探测系统中研究激光器频率噪声的影响,取得的主要研究成果如下:1)提出了基于LiNbO3高速相位调制器的非平衡干涉仪测量激光器频率噪声谱的方法,与商用频率噪声测试系统相比（Optiphase OPD-4000）,将测量带宽提升了2个数量级,为弛豫振荡峰频率噪声分析提供了有效测量手段。理论分析了调制频率、探测器带宽和采样率对频率噪声测量带宽的影响,建立了一套宽频带频率噪声测试系统,将测量带宽从25 kHz提升到2.5 MHz,且实现了频率噪声测量本底达到:33.9 Hz2/Hz@10 Hz,1.4 Hz2/Hz@1 kHz,0.3 Hz2/Hz@10 kHz,0.2 Hz2/Hz@1 MHz。2)提出了一种提高宽频带频率噪声测量准确性的方法:先基于半导体光放大器（SOA）饱和效应抑制强度噪声,以减小其与频率噪声的耦合效应,实现宽频带激光频率噪声的高精度测量。在实验中将光纤激光器弛豫振荡峰处相对强度噪声抑制至-155dB/Hz后,实现了弛豫振荡峰处频率噪声测量从强度噪声抑制前64 Hz2/Hz提升到抑制后31 Hz2/Hz,精度提升一倍。3)首次提出了一种基于自注入锁定的激光器线宽kHz量级精确调控技术。通过自注入锁定主动控制注入到单频光纤激光腔中高斯白噪声的带宽和强度,实现了激光器线宽从2.5 kHz压窄至0.8 kHz和展宽至353 kHz的有效控制。并定义了线宽抑制比（LCR）,揭示了注入高斯白噪声的截止频率和幅度对线宽控制的影响规律:在相同的噪声带宽下,LCR随注入噪声幅度线性增加;在相同的高斯白噪声幅度下,LCR随高斯白噪声带宽增加,变化逐渐趋于平缓,存在饱和效应。4)提出了自注入锁定抑制频率噪声以提高激光相干多普勒测速系统的信噪比方法,解决了弛豫振荡噪声引起的测速信号无法提取的问题。实验验证了该方法可实现在长距离（10 km）弱信号探测中对抑制前淹没在弛豫振荡噪声中的速度信号的有效提取,弛豫振荡峰处信噪比提升了29 dB。将整体测速信噪比从抑制前的11 dB提高至抑制后的15 dB,提升了4 dB。
吴梓胜[9]（2019）在《1.5μm单频光纤激光器噪声抑制技术研究》文中研究指明单频光纤激光器凭借其紧凑的全光纤结构、良好的光束质量、高信噪比、低噪声、窄线宽以及稳定的单纵模运转等诸多优点,在激光冷却、精密光谱学、光生微波、光纤通信、激光雷达、引力波探测等多个领域都有着广阔的应用前景。而在光纤传感、激光雷达、引力波探测等应用领域中,激光光源的线宽和强度噪声都会强烈地制约着系统的性能。因此,开展单频光纤激光器噪声抑制技术研究,有利于开拓单频光纤激光器的应用领域,并推动这些领域的技术发展。本文对1.5μm单频光纤激光器的噪声抑制技术进行研究,取得的成果如下:（1）基于泵浦强度噪声对光纤激光器的噪声贡献机制,开展对1.5μm单频光纤激光器线宽和强度噪声同时抑制的研究。采用光电反馈结合低噪声泵浦的方式来改善光纤激光器的泵浦强度噪声。泵浦噪声经优化后,单频光纤激光器的线宽从1.3 kHz压窄到650 Hz,在0.25 kHz和510 kHz频带范围内的相对强度噪声分别降低了711.5 dB和37 dB。位于1 kHz处的强度噪声被降低到约-145 dB/Hz@0.5 mW。（2）结合自注入锁定和优化泵浦噪声,对1.5μm单频光纤激光器的强度噪声抑制和线宽压窄进行研究。在实验中,实现了88.7 Hz洛伦兹线宽的单频激光输出,位于110kHz频带范围内的强度噪声被降低到<-146.5 dB/Hz@0.5 mW,而弛豫振荡峰的峰值也被降低了48 dB,至-127.7 dB/Hz。（3）利用饱和半导体光放大器（SOA）结合光电反馈对经过自注入锁定和优化泵浦噪声后的1.5μm单频光纤激光器的强度噪声进行抑制研究。在实验中,110 MHz频带范围内的相对强度噪声被抑制到<-154.5 dB/Hz@1 mW,距散粒噪声极限1.5 dB以内。而在2.510 kHz频带范围内的相对强度噪声也被降低到<-151.5 dB/Hz@1 mW,距散粒噪声极限4.5 dB以内。
齐翔羽[10]（2019）在《窄线宽半导体激光器相频噪声和线宽特性研究》文中指出随着光电子技术的快速发展,半导体激光器在航空航天、材料加工、军事、医疗等领域具有广泛的应用。而窄线宽半导体激光器以其窄线宽、低噪声、高稳定性、高相干性和良好的动态单模特性,成为远距离空间光通信、高灵敏度光学传感以及能源探测等领域的核心光源器件。这些领域对激光光源的线宽、相位噪声和频率噪声都具有极为严苛的要求,因此本文针对窄线宽半导体激光器的线宽和相频噪声特性进行了实验研究。并提出了一种基于β算法计算窄线宽半导体激光器线宽的方法,获得了全频域下激光线宽的完整分布特性。理论上,通过分析半导体激光器线宽的产生机理和分布特性,阐述了半导体激光器的自发辐射、腔长长度、光输出功率和光损耗均直接影响线宽的大小。并基于维纳-辛钦定理,介绍了半导体激光器相频噪声的功率谱密度。通过对比分析频率噪声中1/f噪声和白噪声的基本特性,深入理解了半导体激光器的载流子自发辐射、杂质和外部振荡都是相频噪声的影响因素。在线宽表征方面,介绍了传统的线宽测量技术的基本原理,通过对比分析,发现它们均存在单一线宽表现形式的弊端。为了能够观察到激光线宽和频率噪声的完整分布特性,本文提出了一种基于β算法计算窄线宽半导体激光器线宽的方法。该方法是结合频率噪声中的白噪声和1/f噪声分别诱导不同激光线型的理论,从而确定激光线宽。本文首先介绍了β算法的基本原理,分析了不同频率范围内的频率噪声和激光线宽的依赖关系,并推导出频率噪声分量中高斯线型的总和即为激光线宽计算公式;其次,对半导体激光器的频率噪声和激光线型进行数值仿真,结果显示:频率噪声中1/f噪声导致激光呈现高斯线型,线宽随截止频率的增加而增大;而白噪声将导致洛伦兹线型,线宽不再随截止频率而改变。因此,高斯线型区域对应的频率噪声面积的积分,即为待测半导体激光器的线宽。实验上,通过对窄线宽半导体激光器进行电流调谐和温度控制,测量了其最佳激射光谱。并在相同工作条件下,采用延迟自零差测量系统测量了其频率噪声谱密度,运用β算法对频率噪声功率谱密度进行积分计算,成功获得了全傅里叶频率下的激光线宽值。同时为了对β算法进行实验验证,搭建了延迟光纤为50 km、中心频率为140MHz的延迟自外差法测量系统。对注入电流为110 mA的窄线宽半导体激光器的线宽进行实验测量,测得该激光线宽的半高全宽为1.8 kHz与上述β算法中2.8 kHz的频率带宽积分结果一致。充分证明了此算法的准确性。实验结果表明,β算法可以完整呈现全频下频率噪声和激光线宽的分布特性,对窄线宽半导体激光器的研究具有重要意义。
二、半导体激光器噪声的测量（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、半导体激光器噪声的测量（论文提纲范文）
（1）高功率半导体激光器低频噪声产生机理及表征特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 激光与高功率半导体激光器 |
| 1.1.2 低频噪声及其应用 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 半导体器件低频噪声研究现状 |
| 1.2.2 半导体激光器低频噪声研究现状 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 1.3.1 论文研究思路 |
| 1.3.2 论文结构安排 |
| 第2章 高功率半导体激光器的噪声理论基础 |
| 2.1 噪声的统计特性 |
| 2.2 白噪声 |
| 2.2.1 热噪声 |
| 2.2.2 散粒噪声 |
| 2.3 高功率半导体激光器中的低频噪声及其特性 |
| 2.3.1 1/f噪声 |
| 2.3.2 G-R噪声 |
| 2.4 高功率半导体激光器的电噪声特性 |
| 2.5 高功率半导体激光器的光噪声特性 |
| 2.6 高功率半导体激光器低频噪声测量系统 |
| 2.6.1 低频噪声测量方法概述 |
| 2.6.2 HP-LDs低频光、电噪声测量系统 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 高功率半导体激光器噪声产生机理及特性研究 |
| 3.1 单异质结HP-LDs噪声等效电路模型 |
| 3.1.1 I-V特性 |
| 3.1.2 少数载流子的热涨落 |
| 3.1.3 产生-复合噪声 |
| 3.1.4 噪声等效电路模型建立 |
| 3.2 双异质结HP-LDs噪声等效电路模型 |
| 3.2.1 I-V特性 |
| 3.2.2 产生-复合噪声 |
| 3.2.3 噪声等效电路模型建立 |
| 3.3 双异质结高功率半导体激光器1/f噪声特性分析 |
| 3.3.1 双异质结HP-LDs1/f噪声模型建立 |
| 3.3.2 实验结果分析与1/f噪声特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 小注入下HP-LDs1/f噪声模型及产生机理研究 |
| 4.1 小注入下HP-LDs1/f噪声模型构建 |
| 4.1.1 HP-LDs中载流子的统计分布 |
| 4.1.2 非辐射复合电流形成机理 |
| 4.1.3 1/f噪声模型 |
| 4.2 小注入下HP-LDs1/f噪声特性分析与讨论 |
| 4.2.1 980 nm In Ga As/Ga As HP-LDs外延层结构 |
| 4.2.2 1/f噪声特性分析及讨论 |
| 4.3 小注入下HP-LDs1/f噪声产生机理及应用 |
| 4.3.1 利用电致发光表示非辐射复合电流 |
| 4.3.2 小注入下经老化试验后的HP-LDs1/f噪声特性讨论 |
| 4.3.3 小注入下1/f噪声表征HP-LDs表面稳定性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 激光状态下HP-LDs结电压1/f涨落模型以及与光子数涨落的量子相关性研究 |
| 5.1 激光的半经典理论基础 |
| 5.2 激光状态下HP-LDs结电压1/f涨落模型构建 |
| 5.2.1 量子化朗之万(Langevin)方程 |
| 5.2.2 结电压1/f涨落模型 |
| 5.2.3 模型验证与讨论 |
| 5.3 光子数涨落与结电压1/f涨落之间的量子相关性研究 |
| 5.3.1 量子相关性理论推导 |
| 5.3.2 实验验证与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 高功率半导体激光器低频噪声表征特性研究 |
| 6.1 基于低频光、电噪声相关性的808 nm HP-LDs可靠性表征方法研究 |
| 6.1.1 808 nm HP-LDs外延层结构 |
| 6.1.2 经出厂寿命测试的808 nm HP-LDs低频光、电噪声特性分析 |
| 6.1.3 性能退化的808 nm LDs低频光、电噪声相关性及可靠性分析 |
| 6.2 基于低频噪声与加速老化试验相结合的VCSEL预筛选方法研究 |
| 6.2.1 VCSEL器件低频噪声测量 |
| 6.2.2 VCSEL预筛选判据模型构建 |
| 6.2.3 预筛选结果讨论及方法优势分析 |
| 6.3 基于1/f噪声的HP-LDs辐射效应退化机理及辐射损伤表征研究 |
| 6.3.1 引入辐照缺陷的HP-LDs 1/f噪声模型构建 |
| 6.3.2 实验验证及结果讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（2）450nm蓝光半导体激光器低频噪声测量系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 课题研究内容与章节安排 |
| 第2章 半导体激光器原理及电噪声基础理论 |
| 2.1 半导体激光器原理 |
| 2.2 半导体激光器的主要特性 |
| 2.2.1 阈值特性 |
| 2.2.2 温度特性 |
| 2.2.3 波长特性 |
| 2.3 半导体激光器等效电路及相关电参量 |
| 2.4 半导体激光器中的低频噪声 |
| 2.4.1 1/f噪声 |
| 2.4.2 1/f噪声模型 |
| 2.4.3 g-r噪声 |
| 2.4.4 RTS噪声 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 低频噪声测量系统设计 |
| 3.1 待测激光器基本特性测量 |
| 3.1.1 阈值特性及功率特性测量 |
| 3.1.2 波长特性测量 |
| 3.1.3 待测激光器基本特性 |
| 3.2 偏置电路设计 |
| 3.3 滤波电路设计 |
| 3.3.1 电磁干扰与电磁兼容 |
| 3.3.2 EMI滤波器 |
| 3.3.3 EMI滤波器性能参数 |
| 3.3.4 EMI滤波器设计 |
| 3.4 前置放大电路设计 |
| 3.4.1 运算放大器 |
| 3.4.2 I/V变换方法 |
| 3.4.3 放大电路设计 |
| 3.4.4 放大电路仿真与误差分析 |
| 3.5 温度控制模块设计 |
| 3.5.1 主控芯片介绍 |
| 3.5.2 半导体制冷器与帕尔贴效应 |
| 3.5.3 半导体制冷器驱动设计 |
| 3.5.4 温控系统软件设计 |
| 3.6 数据采集模块设计 |
| 3.6.1 模数转换器 |
| 3.6.2 模数转换器驱动电路设计 |
| 3.7 屏蔽模块设计 |
| 3.7.1 屏蔽效能 |
| 3.7.2 屏蔽箱设计 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 测量系统功能验证与结果分析 |
| 4.1 测量环境搭建 |
| 4.2 低频噪声测量方案设计 |
| 4.3 测量结果及分析 |
| 4.3.1 温度控制系统功能验证 |
| 4.3.2 1/f低频噪声测量结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文工作总结 |
| 5.2 下一步工作及展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（3）低噪声单频光纤激光技术及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 单频光纤激光器的噪声概述 |
| 1.2.1 单频光纤激光器的强度噪声概述 |
| 1.2.2 单频光纤激光器的频率噪声概述 |
| 1.3 激光器的噪声抑制技术研究现状 |
| 1.3.1 激光器的强度噪声抑制技术研究现状 |
| 1.3.2 激光器的频率噪声抑制研究现状 |
| 1.4 本课题来源、研究目的和意义 |
| 1.4.1 本课题来源 |
| 1.4.2 本课题研究目的和意义 |
| 1.5 本课题研究内容及论文结构 |
| 第二章 低强度噪声单频光纤激光技术研究 |
| 2.1 基于半导体光放大器的中高频强度噪声抑制研究 |
| 2.1.1 半导体光放大器的强度噪声抑制机理 |
| 2.1.2 理论模型的实验验证 |
| 2.1.3 基于SOA的中高频段激光强度噪声抑制实验 |
| 2.2 基于光电反馈技术的低频强度噪声抑制研究 |
| 2.2.1 基于光电反馈的低频段强度噪声抑制实验设计与装置 |
| 2.2.2 低频段强度噪声抑制实验结果与分析 |
| 2.3 宽频段超低强度噪声抑制研究 |
| 2.3.1 光电探测器的优化设计 |
| 2.3.2 实验设计与装置 |
| 2.3.3 实验结果与分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 低频率噪声单频光纤激光技术研究 |
| 3.1 基于光学反馈的中高频段频率噪声抑制研究 |
| 3.1.1 光学反馈抑制频率噪声实验机理 |
| 3.1.2 普通型光学反馈抑制中高频段频率噪声实验设计与结果 |
| 3.1.3 改进8字型光学反馈抑制中高频段频率噪声实验设计与结果 |
| 3.2 基于光纤干涉仪的低频段频率噪声抑制研究 |
| 3.2.1 光纤干涉仪抑制频率噪声机理 |
| 3.2.2 光纤干涉仪抑制低频段频率噪声实验设计与装置 |
| 3.2.3 低频段频率噪声抑制实验结果与分析 |
| 3.3 宽频段超低频率噪声抑制研究 |
| 3.3.1 实验设计与装置 |
| 3.3.2 实验结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 单频光纤激光器的强度噪声与频率噪声同时抑制研究 |
| 4.1 中高频段强度噪声和频率噪声同时抑制研究 |
| 4.1.1 中高频段强度噪声与频率噪声同时抑制实验设计与装置 |
| 4.1.2 中高频综合噪声抑制实验结果与分析 |
| 4.1.3 噪声边带抑制结果与分析 |
| 4.2 低频段强度噪声和频率噪声同时抑制研究 |
| 4.2.1 激光光源性能对磁力仪的影响 |
| 4.2.2 低频段强度噪声和频率噪声同时抑制实验原理、设计与装置 |
| 4.2.3 低频段强度噪声和频率噪声同时抑制实验结果与讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 低噪声单频光纤激光器的应用研究 |
| 5.1 基于信号强度调控的激光加密传输研究 |
| 5.1.1 实验设计与装置 |
| 5.1.2 信号传输过程优化设计 |
| 5.1.3 信号强度调控实验结果与分析 |
| 5.2 基于低频率噪声单频光纤激光器的光纤应变精密测量研究 |
| 5.2.1 光纤应变精密测量的设计方案 |
| 5.2.2 光纤应变精密测量系统装置 |
| 5.2.3 光纤应变测量校正 |
| 5.2.4 光纤应变精密测量结果与分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| ⑴结论 |
| ⑵展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（4）光纤激光器噪声测量与抑制技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 单频光纤激光应用及其光源噪声影响 |
| 1.1.1 光纤水听器 |
| 1.1.2 相干光通信 |
| 1.1.3 引力波探测 |
| 1.2 激光噪声定义与分类 |
| 1.3 噪声测量与抑制技术 |
| 1.3.1 噪声测量 |
| 1.3.2 噪声抑制 |
| 1.4 本论文主要工作 |
| 第2章 单频光纤激光器噪声基本理论 |
| 2.1 强度噪声 |
| 2.1.1 技术噪声 |
| 2.1.2 弛豫振荡 |
| 2.1.3 散粒噪声 |
| 2.2 频率噪声 |
| 2.2.1 自发辐射 |
| 2.2.2 基本热噪声 |
| 2.2.3 自热噪声 |
| 2.2.4 频率噪声与激光线宽关系 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 单频激光噪声测量技术研究 |
| 3.1 强度噪声测量 |
| 3.1.1 高频段强度噪声测量 |
| 3.1.2 低频段强度噪声测量 |
| 3.1.3 宽频段强度噪声谱 |
| 3.2 频率噪声测量 |
| 3.2.1 高频段频率噪声测量 |
| 3.2.2 低频段频率噪声测量 |
| 3.2.3 宽频段频率噪声谱 |
| 3.3 调Q光纤激光器噪声测量 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 单频光纤激光器噪声抑制 |
| 4.1 单频DBR光纤激光器 |
| 4.2 被动抑制技术 |
| 4.2.1 谐振腔封装结构设计 |
| 4.2.2 精密温控 |
| 4.3 主动抑制技术 |
| 4.3.1 光电反馈抑制强度噪声 |
| 4.3.2 基于迈克尔逊光纤干涉仪的频率噪声抑制 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
| 致谢 |
（5）掺镱高功率窄线宽光纤激光器及单频种子源的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 高功率光纤激光器研究现状与进展 |
| 1.2.1 半导体激光器泵浦的高功率光纤激光器 |
| 1.2.2 同带泵浦技术的泵浦源及激光器系统 |
| 1.2.3 高功率窄线宽光纤激光器 |
| 1.3 单频光纤激光器研究现状与进展 |
| 1.3.1 线性腔单频光纤振荡器 |
| 1.3.2 环形腔单频光纤激光器 |
| 1.3.3 单频光纤激光器的线宽和噪声的优化 |
| 1.4 本文主要研究工作与内容 |
| 第2章 百瓦级1018 nm窄线宽线偏振光纤激光器的理论及实验研究 |
| 2.1 1018 nm窄线宽线偏振光纤振荡器的理论研究 |
| 2.1.1 线偏振掺镱光纤激光发射特性和产生机理 |
| 2.1.2 理论模型 |
| 2.1.3 数值计算 |
| 2.2 百瓦级1018 nm窄线宽线偏振光纤放大器理论研究 |
| 2.2.1 理论模型 |
| 2.2.2 数值计算 |
| 2.3 1018 nm窄线宽线偏振光纤振荡器实验研究 |
| 2.3.1 实验光路图 |
| 2.3.2 实验结果和讨论 |
| 2.4 百瓦级1018 nm窄线宽线偏振光纤放大器实验研究 |
| 2.4.1 实验光路图 |
| 2.4.2 实验结果和讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 单模千瓦级1030 nm窄线宽线偏振光纤激光器的理论及实验研究 |
| 3.1 1030 nm窄线宽线偏振光纤振荡器数值计算 |
| 3.1.1 数值仿真1030 nm激光振荡器输出功率及光谱 |
| 3.1.2 数值仿真1030 nm激光振荡器上能级反转粒子数 |
| 3.1.3 数值仿真1030 nm激光振荡器温度分布特性 |
| 3.2 1030 nm窄线宽线偏振光纤振荡器实验研究 |
| 3.2.1 实验光路图 |
| 3.2.2 实验结果和讨论 |
| 3.3 1030 nm窄线宽线偏振光纤预放大器数值计算 |
| 3.3.1 数值仿真1030 nm预放大器输出功率及光谱特性 |
| 3.3.2 数值仿真1030 nm预放大器温度分布特性 |
| 3.4 1030 nm窄线宽线偏振光纤预放大器实验研究 |
| 3.4.1 实验光路图 |
| 3.4.2 实验结果和讨论 |
| 3.5 千瓦级1030 nm窄线宽线偏振光纤主放大器理论研究 |
| 3.5.1 理论模型 |
| 3.5.2 千瓦级1030 nm主放大器理论计算 |
| 3.6 千瓦级1030 nm窄线宽线偏振光纤主放大器实验研究 |
| 3.6.1 实验光路图 |
| 3.6.2 实验结果和讨论 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 基于超短腔和环形腔结构的单频1018 nm光纤激光器 |
| 4.1 单频的实现原理 |
| 4.1.1 超短腔实现单频运转的原理 |
| 4.1.2 饱和吸收体实现单频运转的原理 |
| 4.1.3 单频激光器中激光输出频率的影响因素 |
| 4.2 单频光纤激光器的参数测量 |
| 4.2.1 单频运转特性的测量方法 |
| 4.2.2 单频光纤激光器线宽特性的测量原理及方法 |
| 4.2.3 单频光纤激光器RIN特性的测量原理及方法 |
| 4.3 超短腔单频1018 nm光纤振荡器 |
| 4.3.1 超短腔单频振荡器的基本概念 |
| 4.3.2 数值仿真976 nm泵浦DBR型单频1018 nm激光器输出特性 |
| 4.3.3 实验光路图 |
| 4.3.4 实验结果与讨论 |
| 4.4 环形腔单频1018 nm光纤振荡器 |
| 4.4.1 自制SMS器件波长选择特性数值模型及理论计算 |
| 4.4.2 实验光路图 |
| 4.4.3 实验结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 环形腔单频1064 nm光纤激光器的研究 |
| 5.1 976 nm半导体激光器泵浦的环形腔单频1064 nm实验研究 |
| 5.1.1 实验光路图 |
| 5.1.2 实验结果与讨论 |
| 5.2 基于同带泵浦技术的环形腔单频1064 nm实验研究 |
| 5.2.1 实验光路图 |
| 5.2.2 实验结果与讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 本文的总结与展望 |
| 6.1 主要工作内容和创新点 |
| 6.2 不足之处与未来的工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（6）基于环形谐振器的半导体激光器自注入锁定研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 半导体激光器外腔及注入压窄方法研究进展 |
| 1.2.1 光栅外腔线宽压窄方法 |
| 1.2.2 F-P腔线宽压窄方法 |
| 1.2.3 主-从注入锁定线宽压窄方法 |
| 1.2.4 基于微谐振器的注入压窄方法 |
| 1.2.5 基于光纤环形谐振器的自注入压窄方法 |
| 1.3 本文的研究目的和主要研究内容 |
| 第2章 影响半导体激光器稳定性的主要因素和线宽测量方法 |
| 2.1 温度和驱动电流对半导体激光器频率稳定性的影响 |
| 2.1.1 温度对半导体激光器输出波长影响的测量 |
| 2.1.2 供电对半导体激光器的影响 |
| 2.2 激光器线宽测量方法理论研究 |
| 2.2.1 延时自外差法 |
| 2.2.2 延时自零差法 |
| 2.2.3 循环延时自外差法 |
| 2.3 激光器线宽测量方法实验分析 |
| 2.3.1 利用延时自外差法测量激光器线宽 |
| 2.3.2 利用延时自零差法测量激光器线宽 |
| 2.3.3 利用循环延时自外差法测量激光器线宽 |
| 2.4 半导体激光器的相位噪声及测量方法 |
| 第3章 环形谐振器特性分析和自注入锁定系统实现 |
| 3.1 双总线环形谐振器基本传输特性公式 |
| 3.1.1 直通端和下载端的透射率 |
| 3.1.2 自由光谱范围 |
| 3.1.3 半高全宽 |
| 3.2 双总线环形谐振器基本传输特性计算分析 |
| 3.2.1 谐振器耦合状态对谐振器透射率的影响 |
| 3.2.2 耦合器损耗对谐振器透射率的影响 |
| 3.2.3 耦合系数和耦合损耗对透射谱半高全宽的影响 |
| 3.2.4 环形谐振器的自由光谱范围和允许的最大环长 |
| 3.3 双总线光纤环形谐振器实验测试 |
| 3.4 光纤环形谐振器自注入锁定系统实现 |
| 第4章 光纤环形谐振器结构参数对锁定效果影响研究 |
| 4.1 光纤环形谐振器耦合状态对自注入锁定影响测试和分析 |
| 4.1.1 非临界耦合光纤环形谐振器及其透射谱 |
| 4.1.2 对自注入锁定线宽压窄效果的影响 |
| 4.1.3 对自注入锁定跳模稳定时间的影响 |
| 4.1.4 对自注入锁定相位噪声的影响 |
| 4.2 光纤环形谐振器环长和是否保偏振对自注入锁定影响测试和分析 |
| 4.2.1 短环长光纤环形谐振器的自注入锁定效果 |
| 4.2.2 保偏光纤环形谐振器自注入锁定效果 |
| 第5章 光波导环形谐振器设计及自注入锁定研究 |
| 5.1 光波导环形谐振器设计、加工和测试 |
| 5.2 光波导环形谐振器自注入锁定效果测试和分析 |
| 5.3 自注入锁定和其它常用外腔压窄效果对比 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（7）微型磁力计的实验探索（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 背景介绍 |
| 1.2 本文研究内容及结构 |
| 第二章:原子磁力计的简介 |
| 2.1 原子磁力计的发展 |
| 2.2 原子磁力计的基本原理 |
| 2.2.1 原子与磁场的相互作用 |
| 2.2.2 原子与光场的相互作用 |
| 2.3 磁力计中的量子噪声 |
| 2.4 探测磁共振信号 |
| 2.5 灵敏度分析 |
| 2.6 小结 |
| 第三章:噪声的测量 |
| 3.1 噪声的探测 |
| 3.1.1 直接探测 |
| 3.1.2 平衡探测 |
| 3.1.3 平衡零拍探测 |
| 3.2 光场测量系统中的噪声 |
| 3.3 小结 |
| 第四章:磁力计的小型化 |
| 4.1 小型激光器的搭建 |
| 4.1.1 分布式布拉格反射激光管简介 |
| 4.1.2 分布式布拉格反射激光器的搭建 |
| 4.2 小型激光器的性能测试 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 小型激光器的性能 |
| 4.3 小型磁力计的性能测试 |
| 4.3.1 原子磁力计装置 |
| 4.3.2 原子磁力计性能参数 |
| 4.4 结论 |
| 第五章:总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）窄线宽单频光纤激光器噪声及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 窄线宽单频光纤激光器概述 |
| 1.2.1 窄线宽单频光纤激光器实现机理 |
| 1.2.2 窄线宽单频光纤激光器主要技术方案 |
| 1.2.3 激光器噪声定义及测试方法 |
| 1.3 激光器噪声抑制方案及研究进展 |
| 1.3.1 激光器强度噪声抑制方案及研究进展 |
| 1.3.2 激光器频率噪声抑制方案及研究进展 |
| 1.4 本课题的研究目的及意义 |
| 1.5 本课题的主要任务和工作 |
| 第二章 宽频带激光频率噪声测量研究 |
| 2.1 宽频带激光频率噪声测量设计与分析 |
| 2.1.1 基于非平衡干涉仪测量频率噪声原理 |
| 2.1.2 宽频带频率噪声测量模拟分析与设计 |
| 2.2 宽频带激光频率噪声测量实验 |
| 2.2.1 基于LiNbO_3 调制非平衡干涉仪宽频带频率噪声测量实验装置 |
| 2.2.2 实验测量结果及讨论 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 磷酸盐DBR光纤激光器的频率噪声特性研究 |
| 3.1 磷酸盐DBR光纤激光器的频率噪声测试与分析 |
| 3.1.1 磷酸盐DBR光纤激光器频率噪声测试实验 |
| 3.1.2 测量结果分析与讨论 |
| 3.2 激光强度噪声对频率噪声的影响研究 |
| 3.2.1 腔内强度噪声抑制对频率噪声的影响实验及分析 |
| 3.2.2 腔外强度噪声抑制对频率噪声的影响实验及分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 磷酸盐DBR光纤激光器的频率噪声抑制研究 |
| 4.1 DBR光纤激光器的低频段频率噪声抑制研究 |
| 4.1.1 DBR光纤激光器低频频率噪声抑制实验装置 |
| 4.1.2 实验结果分析与讨论 |
| 4.2 DBR光纤激光器的弛豫振荡频率噪声抑制研究 |
| 4.2.1 自注入锁定抑制DBR光纤激光器弛豫振荡频率噪声研究 |
| 4.2.2 自注入锁定展宽DBR光纤激光器线宽实验研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 频率噪声在相干探测应用中的研究 |
| 5.1 在Phase-OTDR相干探测中频率噪声的影响研究 |
| 5.1.1 Phase-OTDR中探测信噪比与激光线宽的关系分析 |
| 5.1.2 Phase-OTDR中探测信噪比与激光线宽的关系实验及讨论 |
| 5.2 在激光相干多普勒测速中频率噪声的影响研究 |
| 5.2.1 相干多普勒测速中激光器频率噪声的影响分析 |
| 5.2.2 相干多普勒测速中激光频率噪声的影响实验及讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 答辩委员会对论文的评语 |
（9）1.5μm单频光纤激光器噪声抑制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 单频光纤激光器基本腔结构 |
| 1.3 光纤激光器噪声产生机理 |
| 1.3.1 光纤激光器强度噪声产生机理 |
| 1.3.2 光纤激光器频率噪声产生机理 |
| 1.3.3 激光线宽与频率噪声的关联性 |
| 1.4 激光器噪声抑制技术 |
| 1.4.1 强度噪声抑制技术研究进展 |
| 1.4.2 频率噪声抑制技术研究进展 |
| 1.5 本课题的研究目的和意义 |
| 1.6 本课题的主要任务和工作 |
| 第二章 泵浦噪声抑制技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验装置 |
| 2.3 反馈电路设计 |
| 2.3.1 电路的整体设计 |
| 2.3.2 电路稳定性与噪声抑制性能分析 |
| 2.4 实验结果 |
| 2.4.1 泵浦强度噪声 |
| 2.4.2 光纤激光器强度噪声 |
| 2.4.3 光纤激光器线宽 |
| 2.4.4 光纤激光器其它输出特性 |
| 本章小结 |
| 第三章 基于自注入锁定的噪声抑制技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验装置 |
| 3.3 实验结果 |
| 3.3.1 光纤激光器强度噪声 |
| 3.3.2 光纤激光器线宽和频率噪声 |
| 3.3.3 光纤激光器其它输出特性 |
| 本章小结 |
| 第四章 基于SOA结合光电反馈的噪声抑制技术 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 饱和SOA的强度噪声抑制原理 |
| 4.3 实验装置 |
| 4.4 实验结果 |
| 4.4.1 光纤激光器强度噪声 |
| 4.4.2 光纤激光器其它输出特性 |
| 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（10）窄线宽半导体激光器相频噪声和线宽特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光线宽和相频噪声测试系统的发展现状 |
| 1.2.1 延迟自零差法 |
| 1.2.2 延迟自外差法 |
| 1.2.3 外差法 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 第2章 半导体激光器线宽和相频噪声的理论分析 |
| 2.1 线宽基本理论 |
| 2.1.1 Schawlow-Townes线宽 |
| 2.1.2 半导体激光器的线宽特性 |
| 2.1.3 半导体激光器线宽的影响因素 |
| 2.2 相位噪声和频率噪声 |
| 2.2.1 相位噪声和频率噪声的功率谱密度 |
| 2.2.2 半导体激光器相频噪声的基本特性 |
| 2.2.3 半导体激光器相频噪声的影响因素 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 窄线宽半导体激光器线宽和相频噪声的表征 |
| 3.1 窄线宽半导体激光器线宽测量系统的理论研究 |
| 3.1.1 外差法基本原理 |
| 3.1.2 延迟自零差法的基本原理 |
| 3.1.3 延迟自外差法的基本原理 |
| 3.1.4 循环增益补偿延迟自外差法的基本原理 |
| 3.2 窄线宽半导体激光器的频率噪声表征 |
| 3.2.1 光谱测试 |
| 3.2.2 频率噪声测试 |
| 3.3 窄线宽半导体激光器的线宽测量与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 全频域下窄线宽半导体激光器的线宽特性 |
| 4.1 窄线宽半导体激光器线型和线宽的特性研究 |
| 4.1.1 窄线宽半导体激光器的激光线型 |
| 4.1.2 白噪声和1/f噪声影响的线宽特性分析 |
| 4.2 β算法的基本理论研究 |
| 4.3 基于β算法的线宽仿真设计 |
| 4.3.1 低频范围激光线型特性的模拟分析 |
| 4.3.2 高频范围激光线型特性的模拟分析 |
| 4.3.3 全频域下线宽特性的模拟分析 |
| 4.3.4 误差分析 |
| 4.4 线宽仿真结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于β算法的全频域激光线宽测量的实验研究 |
| 5.1 窄线宽半导体激光器的光谱测试 |
| 5.2 基于β算法计算线宽分布的实验研究 |
| 5.2.1 窄线宽半导体激光器的相频噪声实验测量 |
| 5.2.2 基于β算法计算线宽 |
| 5.2.3 不同电流下的线宽实验测量 |
| 5.3 延迟自外差法实验测量验证 |
| 5.4 线宽测量结果的对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文和专利 |
| 附录B 攻读硕士学位期间参加的科研项目及获奖情况 |
| 致谢 |
四、半导体激光器噪声的测量（论文参考文献）
- [1]高功率半导体激光器低频噪声产生机理及表征特性研究[D]. 曲畅. 长春理工大学, 2021(01)
- [2]450nm蓝光半导体激光器低频噪声测量系统研究[D]. 李宁. 长春理工大学, 2021
- [3]低噪声单频光纤激光技术及其应用研究[D]. 赵齐来. 华南理工大学, 2020
- [4]光纤激光器噪声测量与抑制技术的研究[D]. 张骥. 中国科学技术大学, 2020
- [5]掺镱高功率窄线宽光纤激光器及单频种子源的研究[D]. 谢兆鑫. 天津大学, 2020(01)
- [6]基于环形谐振器的半导体激光器自注入锁定研究[D]. 王聪. 长春理工大学, 2020(01)
- [7]微型磁力计的实验探索[D]. 李莹莹. 华东师范大学, 2020(11)
- [8]窄线宽单频光纤激光器噪声及应用研究[D]. 周开军. 华南理工大学, 2019(06)
- [9]1.5μm单频光纤激光器噪声抑制技术研究[D]. 吴梓胜. 华南理工大学, 2019(06)
- [10]窄线宽半导体激光器相频噪声和线宽特性研究[D]. 齐翔羽. 长春理工大学, 2019(01)