[发明专利]多光源耦合增宽光谱降低光源相对强度噪声的方法

说明书

技术领域

本发明涉及降低光源相对强度噪声的方法，尤其是涉及光电探测领域中一种多光源耦合增宽光谱降低光源相对强度噪声的方法。

背景技术

根据光电探测理论，光电探测器探测具有强度起伏的光场时，由于光电子发射的随机性和光场的起伏，光电探测结果存在两种噪声源。一种噪声源是散粒噪声，来源于光的量子性，即在光电探测过程中一定时间内光子撞击探测器并发射电子的数目是随机涨落的。散粒噪声功率与光源功率P成正比，满足：

σshot2=2PhcλfBW---(1)]]>

式中，h是普朗克常量，h=6.63*10^-34（J·s），c=3×10⁸m/s是真空中的光速，λ是光源的平均波长，f_BW是测量带宽。

另一种噪声源是光源相对强度噪声，来源于光场强度的起伏。对于宽谱光源，如超辐射发光二极管光源，光场强度的起伏来源于宽谱光源不同频谱分量的随机拍频。其噪声功率与光源功率的平方成正比，满足：

σRIN2=P2λ2cΔλfBW---(2)]]>

式中，Δλ是光源的谱宽。

从式（2）可知，光源相对强度噪声与光源谱宽成反比，增大光源谱宽能降低光源相对强度噪声。

由于光源相对强度噪声功率与光源功率的平方成正比，而散粒噪声功率与光源功率成正比，因此当光源功率逐渐增大时，光源相对强度噪声往往超过散粒噪声成为影响光电探测系统精度的主要因素。此时光源相对强度噪声的抑制对系统性能的改进具有重要的意义。

发明内容

针对光源相对强度噪声影响光电探测系统性能的问题，本发明的目的在于提供一种多光源耦合增宽光谱降低光源相对强度噪声的方法。由于光源相对强度噪声功率与宽谱光源谱宽成反比，因此通过增加光源谱宽能降低光源相对强度噪声。

本发明的技术方案如下：

由n个超辐射发光二极管光源发出的光从耦合器的输入端输入，耦合器的输出光作为新光源，新光源具有比n个超辐射发光二极管光源低的光源相对强度噪声。

所述的n个超辐射发光二极管光源为宽谱光源，各个光源平均波长之差λ_d>Δλ_i/2，Δλ_i是各个光源光谱的谱宽，i=1~n；耦合器输出光的光谱由输入各光源光谱合成，光谱谱宽Δλ>Δλ_i。

所述的耦合器为n×n耦合器，耦合器的每个输出端的输出光都能作为新光源。

所述的耦合器任意一路输出端的输出光连接光纤布拉格光栅对光谱进行调制，获得具有目标光谱的宽谱光源。

本发明具有的有益效果是：

本发明通过多光源耦合方法，在耦合器输出端获得输入多光源光谱功率叠加的输出光，输出光具有更宽的谱宽，有利于减小相对强度噪声对光电探测系统性能的影响。输出光源经过光纤布拉格光栅调制后，还可获得具有目标光谱的宽谱光源。

附图说明

图1是本发明多光源耦合增宽光谱降低光源相对强度噪声的方法的示意图。

图2是双光源耦合光谱叠加示意图。