Измерение шумов волоконно-оптических источников излучения

Аннотация

Разработана методика измерения шумов волоконно-оптических источников излучения. Создана экспериментальная установка для проведения указанных измерений. Анализ источников шума усилителей спонтанной эмиссии показал, что основным источником является фазовый шум спонтанного излучения. При регистрации оптического излучения в фотоприёмнике в выходном электрическом сигнале появляются дополнительные шумы. В нём к шумам источника излучения добавляются дополнительные шумы фотоприёмника: дробовый шум, возникающий при преобразовании оптического сигнала в электрический и тепловой шум элементов преобразователя. Для разделения фазовых шумов спонтанного излучения и шумов фотоприёмника применяется анализатор спектра. При измерениях происходит запись двух спектров шума, один – суммарный усилителя спонтанной эмиссии и фотоприемника, другой – спектр шумов одного фотоприёмника. В результате математической обработки выделяется фазовый шум источника излучения. Усилитель спонтанной эмиссии работает в составе волоконно-оптического гироскопа. Для уменьшения шумов применяют интегральный фазовый модулятор и синхронный детектор, работающие на частоте 100 кГц. Поэтому в настоящих исследованиях анализ шумов производится в узком спектральном диапазоне вблизи указанной частоты. Таким образом, были измерены относительные уровни оптических шумов в полосе пропускания 1 Гц нескольких усилителей спонтанной эмиссии. Они оказались на уровне порядка −130 дБ по сравнению с интенсивностью полезного сигнала. Затем были исследованы относительные уровни оптических шумов источников с различной полосой излучения. Установлено, что с увеличением ширины полосы излучения относительная величина оптических шумов уменьшается. Полученные результаты качественно совпадают с результатами теоретических расчётов. Это подтверждает правильность разработанной методики измерения относительного уровня оптических шумов квантовых генераторов.