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LISA新型激光技术报道

发布时间: 2019-08-10 13:17:26   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

  2018年10月9日至12日,在希腊哈尼亚召开的SPIE国际空间光学会议上,德国空间技术有限公司的Katrin Dahl等人报道了LISA最新激光技术,摘译如下: 

  在欧洲航天局(ESA)“引力波天文台计量激光器”项目中,作者设计了一个激光头以满足LISA激光使用非NPRO种子激光技术的要求:一个利用外腔作为主振荡器实现共振光反馈,从而进一步缩小线宽的外腔二极管激光器(ECDL)。此外,作者的设计实现了放大系数约为20 dB的单级光纤放大器。本文介绍了LISA激光光源的要求、激光头面包板性能表征的设计和初步结果。 

  激光器设计

  

  3. LISA激光器方框图

  如图3所示,激光头的主要构件有种子激光源、放大器、包括相关电子器件的光调制和功率稳定模块。其中,冗余部分用虚线突出显示。基于主振荡器功率放大器(MOPA)的激光器分别将种子激光器和光纤放大器设计为MO和PA。作者研究了一种扩展腔二极管激光器(ECDL),它通过外腔作为种子激光器和半导体光放大器(SOA)进行谐振光反馈,可以提供300 mW(50%降额)的光纤输出功率。作者已经研究了各种激光类型作为LISA的种子激光源。当前,非平面环形振荡器(NPRO)可以作为LISA种子激光器的基线。然而,相比于只有空间承继的NPRO,ECDL具有更好的电光效率和高一个数量级的光输出功率。 

  利用参考腔和Pound-Drever-Hall锁定方案,分接到激光预稳定系统(LPS)的一部分种子激光实现稳频。位于种子激光器和放大器之间的电光调制器(EOM)将边带压印到载波,通过相位调制进行卫星间测距、数据传输和时钟音调传输。EOM后的激光光功率由光纤放大器放大,其放大系数为80(最佳情况)至154(最差情况),从而在光具座上提供2100 mW的光输出功率。 

  由于时间和预算的限制,系统没有设置包括所有构建块的单个面包板,而是设置了三个面包板:和半导体光放大器组成种子激光器的两个面包板ECDL,以及光纤放大器面包板。所有三个面包板都是独立设置的,但是对于某些测试,它们是一起操作的。根据要求,所有三个面包板都将或将被表征。表征阶段正在进行中,并在下面的第一个结果中给出了。 

  

  4 集成过程中种子激光器面板的照片

  种子激光器如图4所示。该设计基于使用二极管激光器的谐振光学反馈的概念。 

  光纤放大器基本上由一个增益光纤组成,该光纤由三个波长稳定的泵浦二极管反向泵浦,以实现2.1 W的输出功率,并确保二极管适当降额。在放大信号的光纤出口处,在光束准直和用于功率稳定的抽头耦合器之前实现光纤耦合法拉第隔离器和带通滤波器的组合。 

  

  5. 光纤放大器面包板包括SOA、光纤组件、三个泵模块、光纤放大器电子器件和GSE激光器(NPRO

  图5描绘了光纤放大器面包板,包括SOA面包板和NPRO地面支持设备(GSE)激光器。其设计针对低刺激布里渊散射(SBS)和放大自发发射(ASE)进行了优化,从而形成了单级光纤放大器,其优势在于器件数量少、复杂性低。 

  编译自: A New Laser Technology for LISA. Katrin Dahl, Pelin Cebeci, Proc. of SPIE Vol. 11180 111800C 

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