微弱光信号的低噪声布里渊放大的研究

• 作 者: 张赞
• 机 构: 哈尔滨工业大学
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 布里渊放大 噪声 微弱信号放大 双信号布里渊放大

针对诸如激光对潜通信、白天工作的激光雷达等具有强背景的微弱激光信号探测技术难题,提出利用频谱选择性布里渊放大的方法来提高探测灵敏度、提高通信信号信噪比的新思路。基于这一应用背景,本文主要研究了对布里渊放大器内部噪声的抑制方法以及在噪声抑制情况下微弱信号光的放大规律。本文提出了一种新方案,即单频抽运、双信号布里渊放大方案,利用其中强辅助信号光与噪声的竞争关系抑制住布里渊放大器的内部噪声,再使得其中的弱信号光被未抽空泵浦光放大。文中首先推导出了布里渊放大的耦合波方程组,在此基础上建立了包含噪声的布里渊放大理论模型以及单频抽运、双信号布里渊放大的理论模型。然后利用包含噪声的布里渊放大理论模型对信号与噪声相互竞争放大与抑制的情况进行了理论研究,并对此进行了实验验证。理论和实验得到了相一致的结果,当信号强度高于约1×10-2mJ时,噪声能够被完全抑制。另外,本文还对非共线布里渊放大的角带宽进行了实验研究,研究结果表明,角带宽随着输入信号能量的减小而变小,具体研究了三种输入信号下的角带宽。最后,对单频抽运、双信号布里渊放大方案进行了理论及实验两方面的研究,主要研究了弱信号增益、泵浦转换效率等性能随各种物理参数(包括泵浦光能量、信号光能量、延迟时间等)的变化规律,得出了对于该方案中弱信号放大最有利的条件,对~10-7mJ的弱信号进行了约104的放大,实现了对微弱光信号低噪声条件下的布里渊放大。