功率放大器在高功率近红外光梳系统中的应用
实验名称：高功率近红外光梳系统研究
测试设备：功率放大器、信号发生器、光频移器、探测器、射频分析仪、带通滤波放大器等。
图1：高功率近红外光梳系统
实验过程：
图1给出了高功率近红外光纤光梳的结构框图，其中放大器输出高功率脉冲经过一个分束片后，约1W的功率被用于CEP零频和重复频率的探测，剩下被直接送入声光频移器。在光梳系统中，需要被精密控制的量主要包括了重复频率fr和载波包络零频f0。在基于AOFS的CEP前馈式控制技术的帮助下，我们实现了CEP零频f0的实时控制。
图2：脉冲重复频率的锁定
锁相环技术应用于光梳系统时，光纤激光器本身就相当于一个压控振荡器，它输出的脉冲的重复频率fr就是被锁定的对象，如图2所示。探测器探测到光脉冲后会输出一系列电脉冲信号。该信号在射频分析仪上显示为以脉冲重复频率为基次的一系列谐波信号峰。将该信号送到带通滤波放大器后将输出一个单一频率的正弦波信号fx，再将该正弦信号fx与信号发生器输出的标准信号frb进行混频，并用低通滤波器取其低频误差信号ferror=fx-frb。利用积分放大器PID对其放大后，再用一个功率放大器驱动激光腔内的压电陶瓷，通过调节激光器的腔长便可实现激光器重复频率的锁定。
实验结果：
图3：（a）（b）（c）自由运转条件下激光器重复频率的漂移和（d）锁定后的重复频率
在频率计的帮助下，实验测量了自由运转和锁定后的脉冲重复频率（如图3）。在自由运转条件下，激光器的重复频率和零频信号一样会出现快漂和慢漂现象，而且它的变化并不具有明确的规律性。这主要是因为未锁定的激光器腔长会受到多种因素的影响如机械振动、温度变化、气流等等。这些因素中，温度变化主要影响了激光器重复频率fr的慢变过程。如图3中（a）（b）（c）所示，这些数据是我们对同一台激光器，不同时间段测得的结果。可见激光器重复频率的慢变的确对环境变化相当敏感。通过锁相电路，我们实现了对激光器重复频率的精确锁定，结果如图3中（d）所示。测得的fr锁定精度为0.8mHz，中心频率为64.3756MHz。由此我们获得了重复频率和载波包络相位零频均精确锁定的光梳脉冲输出。
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