[发明专利]利用电光调制器比例补偿抑制光源强度噪声的方法和装置

说明书

本发明公开了一种利用电光调制器比例补偿抑制光源强度噪声的方法和装置。利用光分束器件将光源输出按比例分束，形成一对高功率和低功率光束，对高功率光束进行采样，获取光强波动信息，通过信号处理模块将调制信号加载至电光调制器，以调制低功率光束的光强波动，以产生与高功率光束强度相同、相位差为180度的光信号，最后与高功率光束合束输出，从而达到抑制输出光光强波动的效果。本发明克服了电光调制器功率阈值低的缺点，实现了大功率激光器在强度噪声抑制，成本低，易于应用实施。

技术领域

本发明涉及降低光源强度噪声的方法和装置，尤其是利用电光调制器进行光强度波动补偿以降低光源强度噪声的方法和装置。

背景技术

根据光电探测理论，光电探测器接收光信号输入并转换电信号输出时，主要存在两种噪声源。一种是光电探测器的散粒噪声。由于光的粒子特性，即使入射光的平均强度不变，探测器发射的电子数目随机涨落，围绕一个统计平均值做无规则起伏。散粒噪声功率谱密度与光源功率P 成正比，如下式：

式中，是入射光平均光功率，h是普朗克常量，c是真空中的光速，λ是光源波长。

另一种噪声源是光源相对强度噪声，主要来源于入射光场自身的强度起伏，其噪声功率谱密度与光源功率的平方成正比，满足：

式中，Δλ 是光源的谱宽。

由于光源相对强度噪声功率与光源功率的平方成正比，而散粒噪声功率与光源功率成正比，因此当光源功率逐渐增大时，光源相对强度噪声往往超过散粒噪声成为影响光电探测系统精度的主要因素。此时光源相对强度噪声的抑制对系统性能的改进具有重要的意义。

光源强度噪声抑制一般分为外调制和内调制两类。其中内调制是在通过激光器内部的泵浦增益调制和腔内损耗调制实现。一般在激光器应用时不涉及其内部结构，因此，对光源强度噪声的抑制多采用外调制方案。外调制光源强度噪声抑制方案主要有模式清洁器法、半导体光放大器饱和抑制法和光电反馈法等。模式清洁器法对强度噪声的抑制效果明显，但对低频段的强度噪声抑制效果有限。半导体光放大器饱和抑制法是利用光放大器的增益饱和特点，对光源强度噪声进行抑制，但受放大器输入光功率限制，无法满足光阱传感系统的大功率输入要求。传统的光电反馈法是通过对输出光信号采样，反馈至声光调制器或电光调制器进行光功率调节，以达到噪声抑制的效果，但声光调制器的响应带宽低，电光调制器的光功率损伤阈值低，在光阱传感系统的应用中均受到一定限制。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种利用电光调制器比例补偿抑制光源强度噪声的方法和装置。

一种利用电光调制器比例补偿抑制光源强度噪声的方法，采用基于电光调制器的比例补偿抑制光源强度噪声，将光源输出按比例分束，形成一对高功率和低功率光束，对高功率光束进行分束、采样，以获取光强波动信息，反馈至低功率光束的电光调制器，按比例对低功率光束的强度进行调制，产生与高功率光束强度相同、相位偏转180度的光信号，最后与高功率光束合束输出，从而达到抑制光强波动的效果。

一种采用所述的方法的利用电光调制器的比例补偿抑制光源强度噪声的装置，包括光源、第一分光镜、第二分光镜、合束镜、第一反射镜、电光调制器、第二反射镜、信号处理模块和光电探测器；所述光源发出的光经第一分光镜分成光束A和光束B，光束A强于光束B，光束B经第一反射镜进入电光调制器，光束A经过第二分光镜分成光束C和D，光束C强于光束D，光束D接入光电探测器，经过光电转换后的电信号接入信号处理模块，信号处理模块输出电信号控制电光调制器，电光调制器的输出光经过第二反射镜反射后与光束C在合束镜中合束输出。

所述的第一分光镜的分光比为1:99，第二分光镜的分光比1:99。