由于激光強(qiáng)度噪聲經(jīng)常設(shè)定實(shí)驗(yàn)的性能極限，因此對其進(jìn)行表征以獲得良好的結(jié)果是很重要的。在進(jìn)行這種測量時(shí)，低噪聲、高靈敏度的光電接收器是非常寶貴的。光接收器為這一應(yīng)用提供了理想的解決方案。它們結(jié)合了散粒噪聲有限的性能、高轉(zhuǎn)換增益和寬帶寬，使噪聲測量變得簡單易行。

圖1顯示了測量激光強(qiáng)度噪聲的典型設(shè)置。激光輸出被衰減，以使光電探測器不飽和，并聚焦到光電接收器上。重要的是要確保光電探測器沒有被過度填充。這可能導(dǎo)致不希望的噪聲耦合，因?yàn)闄C(jī)械振動(dòng)導(dǎo)致光電探測器看到變化量的激光。這些聲學(xué)頻率將在幅度噪聲頻譜中給出假峰值。

圖1 高靈敏度光電探測器測量激光強(qiáng)度噪聲

然后將光電探測器的輸出發(fā)送到頻譜分析儀。頻譜分析儀的等效輸入噪聲大于光接收器的散粒噪聲是非常常見的。在這種情況下，添加一個(gè)低噪聲前置放大器是有幫助的。通過關(guān)閉光電探測器的電源來測試光譜分析儀是否限制了您的測量。噪聲級(jí)應(yīng)至少降低10 dB。為了測試測量的噪聲是激光噪聲（而不是光電探測器噪聲），阻擋來自光電探測器的光。噪聲水平應(yīng)再次下降至少10 dB。

使用頻譜分析儀可以很容易地測量強(qiáng)度噪聲。顯示激光強(qiáng)度噪聲的最佳方式是作為線性光譜密度。在這種測量中，在給定的測量帶寬中產(chǎn)生的噪聲量被測量并歸一化為該帶寬的平方根。一些頻譜分析儀自動(dòng)轉(zhuǎn)換為頻譜密度單位（V/Hz½）。不幸的是，許多高頻模型沒有。如果頻譜分析儀不直接測量頻譜密度，則必須將頻譜除以測量的噪聲等效帶寬的平方根。作為分辨率帶寬函數(shù)的噪聲等效帶寬通常在頻譜分析儀的用戶手冊中指定。

測量的噪聲頻譜密度SV（ω）現(xiàn)在可以轉(zhuǎn)換為功率波動(dòng)（以W/Hz½表示的SI（ω））或常見的相對強(qiáng)度噪聲（以1/Hz½表示）。功率波動(dòng)與用頻譜分析儀測量的電壓噪聲的測量頻譜密度有關(guān)：

其中G是光接收器在激光波長下的轉(zhuǎn)換增益（單位：V/W），AV是前置放大器增益（單位為V/V）。為了達(dá)到最大的精度，這些參數(shù)應(yīng)該獨(dú)立測量。RIN與電壓噪聲的頻譜密度相關(guān)

其中VDC是頻譜分析儀輸入處的DC電壓。雖然RIN是激光技術(shù)噪聲的有用測量，但它是量子有限噪聲（如散粒噪聲）的欺騙性測量。其原因是，激光功率波動(dòng)，如固態(tài)激光器中的弛豫振蕩，是激光器輸出中固有的，將在光學(xué)衰減后精確測量。相反，散粒噪聲限制的RIN（等于（2q/IDC）½，其中q是電子上的電荷，IDC是直流光電流）取決于進(jìn)行測量時(shí)的（任意）光電流。因此，除非指定了檢測電流，否則說明光信號(hào)在特定頻率下是“散粒噪聲受限的”是沒有意義的。

文章來源：光子位

注：文章版權(quán)歸原作者所有，本文僅供交流學(xué)習(xí)之用，如涉及版權(quán)等問題，請您告知，我們將及時(shí)處理。