记录基于光纤光频梳的12 GHz超低相位噪声信号的生成和测量

《信息技术专题》期末报告姓名：江军杰

记录基于光纤光频梳的12 GHz超低相位噪

声信号的生成和测量

摘要：我们演示了一个12 GHz的信号，并记录了此信号在10KHz和100KHz频率下的绝对相位噪声分别为-167 dBc / Hz和-170 dBc / Hz。我们又开发了一个特殊的测量装置来记录这个超低相位噪声。

关键字：锁模激光器，光电探测器，微波，相位测量

1：概论

超低相位噪声的微波信号对雷达，远程通信，深空导航，非常长的基线干涉测量和精密测量领域发展具有重要作用，特别是从光学频率梳提取的微波信号不仅在接近载波的傅里叶频率，而且在远离载波的傅立叶频率处具有极低的相位噪声。测量这种超低相位噪声本身是一个有趣的挑战。我们已经为此设置了具有超低测量噪声的外差互相关技术，其使用两个辅助的统计独立的微波源作为参考。

2：原理和实验装置

250MHz重复频率的快速软启动掺铒光纤的光学频率梳被锁相到超稳定的1542nm CW激光基准。专门设计的高线性光电二极管用于将锁定的光脉冲串转换为电信号，产生梳重复频率的谐波。频率梳因此将现有技术的超稳定CW激光器的光谱纯度转移到微波域。外部重复率乘法器将光电流重新分配到12GHz的谐波，大大增加了信号对噪声的限制。此外，由于散粒噪声限制取决于光脉冲持续时间，一片色散补偿光纤被引入以将光电二极管上的光脉冲压缩到小于1ps。由于梳状振幅噪声通过光电检测器中的振幅相位转换产生过量的相位噪声，因此我们需要通过以下方式减少这种影响：1）通过与有源伺服环路结合的被动优化来减小梳状振幅噪声2）在“魔点”操作光电检测器，其中非线性饱和效应精确地消除了12 GHz信号的幅 - 相转换噪声。通常获得和使用幅度噪声的超过30dB和高达50的抑制。3：结果和讨论

使用基于频率梳的系统作为辅助源的其他数据集还在1Hz傅立叶频率处显示低于-100dBc / Hz的相位噪声。在100 kHz傅里叶频率的绝对相位噪声受到散粒噪声本底限制，我们计划在不久的将来通过使用更高功率的fs激光结合更高的功率处理光电二极管。超低相位噪声-180dBc / Hz在100 kHz接缝处可达到目前正在开发的下一代系统。

4：参考文献

[1] J. Millo, M. Abgrall, M. Lours, E. M. L. English, H. Jiang, J. Guéna, A. Clairon, S. Bize, Y. Le. Phys. Lett. 94,141105 (2009). [2] A. Bartels, S. A. Diddams, C. W. Oates, G. Wilpers, J. C. Bergquist, W. H. Oskay, and L. Hollberg, Opt. Lett. 30, 667–669 (2005).

心得体会：当今社会已进入大数据时代，光通信以传输速度快，通信容量大，中继距离长，保密性好等优势逐渐成为如今的主要传输方式。在经过刘老师的课程学习后，使我对光通信的发展历程，相关技术以及特征有了更深的理解。光通信是以光波为载波的通信方式，那么我们可以通过提高其单信道传输速率或波分复用技术来增加其光路带宽，目前才用的技术有ASON、FTTH等。任何事都不会十全十美，光通信的机械强度差、分路和耦合不灵活等缺点也制约了其发展，但随着科技的发展，我相信这些都会得到解决的，相信我们的明天会因此变得更美好。