實驗名稱：模式清潔器過濾激光器噪聲

　　測試設備：高壓放大器、電光調制器、功率分束器、相位延遲器、低通濾波器、比例積分器等。

　　實驗過程：

　　圖1：模式清潔器的鎖定系統，(a)鎖腔的電子回路，(b)鑒頻曲線

　　實驗中，模清潔器的腔體采用了熱膨脹系數極小的殷鋼材料，671nm和1.34μm模清潔器的精細度均爲400，線寬均爲750kHz。我們用Pound-Drever-Hall(PDH)穩頻技術把模清潔器的腔長鎖定到入射激光的共振頻率處，671nm和1.34μm模清潔器的透射率分別爲50%和60%。

　　图1(a)为利用PDH技术锁定模清洁器腔长的实验装置图。锁定模清洁器分为调鉴频信号和锁定两个步骤。调鉴频信号的过程如下：首先，信号源输出一个频率为30Hz的三角波，经高壓放大器放大后用来驱动模清洁器中固定凹面镜的压电陶瓷(PZT)周期性地改变模式清洁器的腔长。同时高频信号源输出一个49MHz的正弦信号，功率分束器被用来将该调制信号等分为功率相等的两个信号S1和S2。其中，S1由功率放大器进行交流放大，然后再驱动电光相位调制器对入射的激光进行相位调制。S2作为本地信号，先经相位延迟器进行相位调节后，再进入到混频器与探测器输出的交流信号进行混频，混频信号经低通滤波器过滤掉高频信号后即可得到如图1(b)所示的误差信号，并通过优化相位延迟器的参数和调制信号的幅度获得最佳的鉴频曲线。然后撤掉周期性扫描腔长的三角波信号，把获得的误差信号经过比例积分微分器(PID)、高壓放大器(HV)放大后反馈给模清洁器中固定凹面镜的PZT来控制其腔长，实现腔长的锁定。

　　實驗結果：

　　圖2：671nm/1.34μm雙波長激光器輸出激光的噪聲特性；(a)爲1.34μm激光的噪聲特性，(b)爲671nm激光的噪聲特性

　　利用圖1(a)所示的鎖腔回路把模式清潔器的腔長鎖定在入射激光器的共振頻率後，在相同的譜儀參數下測量了分別經過各自模清潔器過濾後的671nm和1.34μm激光的噪聲特性，結果如圖2所示。圖中曲線(i)爲散粒噪聲基准，(ii)和(iii)分別爲671nm和1.34μm激光的強度和位相噪聲，(iv)和(v)分別爲671nm激光的強度和位相噪聲。從圖中可以看出，671nm和1.34μm激光的強度噪聲均在1MHz處達到了SNL，位相噪聲均在1.3MHz處達到了SNL。通過與未經模清潔器過濾的結果(圖3)對比可發現，經模清潔器過濾後671nm/1.34μm激光的強度和位相噪聲均得到了較好的改善。

　　圖3：671nm/1.34μm雙波長激光器輸出激光的噪聲特性；(a)爲1.34μm激光的噪聲特性，(b)爲671nm激光的噪聲特性

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　　圖：ATA-7020高壓放大器指標參數

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