【应用天地】激光强度噪声的测量

激光强度噪声通常限制了实验的探测极限，因此对其进行表征尤为重要。测量激光强度噪声需要一个低噪声、高灵敏度的光电探测器，New Focus光电接收器产品恰好为这类应用提供了一个理想的解决方案。New Focus光电接收器拥有散粒噪声极限性能、高转换增益和较宽的带宽范围，同时具备这些性能则让噪声测量变得简单容易。

New Focus高灵敏度光电接收器非常适用于测量激光强度噪声

上图展示了激光强度噪声测量的典型装置，激光器输出的光束经过衰减后聚焦至光电接收器，衰减激光主要是为了避免接收器发生信号饱和。值得注意的是，最后打到光电接收器上的光斑大小应不超过其有效感光面积，否则过大的光斑会因为机械振动造成探测到的激光强度一直抖动，进而导致测量的振幅—噪声谱上出现错误尖峰。

光电探测器输出接到频谱分析仪上，考虑到频谱分析仪的等效输入噪声通常都大于光电接收器的散粒噪声，此时增加一个低噪声的前置放大器对测量就很有帮助。为了验证频谱分析仪是否会限制噪声的测量，关掉光电接收器电源，噪声等级应该下降至少10dB。同样，验证测量的噪声是否真为激光噪声（不是探测器噪声），挡住激光，此时噪声等级应再次下降至少10dB。

使用频谱分析仪测量强度噪声很容易，而显示激光强度噪声最好的方式则是通过线性频谱密度。在这种测量下，特定带宽范围内的噪声总量被测量并归一化到带宽的平方根。有些频谱分析仪可以自动转换成频谱密度单位（V/Hz^½），然而一些高频的型号通常不具备这个功能。如果频谱分析仪不直接测量频谱密度，我们则需要用频谱来除以测量噪声等效带宽的平方根。噪声等效带宽与分辨带宽之间的关系，通常可以在频谱分析仪的使用手册里找到。

测量的频谱密度S_V(ω)可以转换成功率波动S_I(ω)（单位：W/Hz^½）或是常见的相对强度噪声（RIN，单位：1/Hz^½）。功率波动与频谱分析仪测量的电压噪声频谱密度有关：

其中G是光电接收器在激光波长处的转换增益（单位：V/W），A_V 是前置放大器的增益（单位：V/V）。

相对强度噪声（RIN）则与电压噪声频谱密度有关：

其中V_DC是频谱分析仪输入处的DC电压。

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