检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2023年第4期72卷 377-383页

作者：王嘉伟李健博李番郑立昂高子超安炳南马正磊尹王保田龙郑耀辉山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 山西大学极端光学协同创新中心太原030006

引力波探测打开了探索宇宙的新窗口,开启了多信使天文学时代.大型激光干涉仪作为空间及地基引力波探测装置,需要使用低噪声激光光源,通过光电负反馈降噪技术可以抑制激光噪声,提高大型激光干涉仪的灵敏度.光电负反馈控制需要将光电探测... 详细信息

引力波探测打开了探索宇宙的新窗口,开启了多信使天文学时代.大型激光干涉仪作为空间及地基引力波探测装置,需要使用低噪声激光光源,通过光电负反馈降噪技术可以抑制激光噪声,提高大型激光干涉仪的灵敏度.光电负反馈控制需要将光电探测器信号与电压基准源信号相减,之后经过比例积分微分器得到误差信号,来控制泵浦电流驱动器的输出功率,从而实现激光噪声抑制.由于光电探测器信号受激光强度影响,其输出电压在一定范围内变化,这就需要电压基准源信号的输出电压可变;另外,电压基准源的性能直接影响反馈控制环路的整体性能,是激光噪声抑制的下限.本文通过选定低噪声基准芯片及数模转换芯片,设计外控电路、采用低温漂系数元件、通过精密布板及电磁屏蔽等方案,研发高精度低噪声程控电压基准源;并通过可编程逻辑门阵列模块编程控制数模转换,实现程控电压基准源输出电压精密变化.结果表明:所研发的电压基准源输出电压范围为-10V—+10 V,输出电压分辨率达20 bit,在空间引力波频段输出电压的相对噪声谱密度低于9.6×10^(-6)Hz^(-1/2),基准源噪声性能均优于相应引力波探测中对激光强度噪声要求,为引力波探测中激光强度噪声抑制等方面提供关键器件支撑.

关键词：空间引力波探测电压基准源电压噪声表征对数轴谱密度算法

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面向空间引力波探测的低噪声平衡零拍探测系统研究(特邀)

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红外与激光工程 2022年第6期51卷 101-109页

作者：王炜杰李番李健博鞠明健郑立昂田宇航尹王保田龙郑耀辉山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室山西太原030006 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室山西太原030006 山西大学极端光学协同创新山西太原030006

空间引力波探测频段位于0.1 mHz~1 Hz范围内,在该频段内包含了更大特征质量和尺度的引力波波源信息。目前,基于不同尺寸及空间轨道的大型激光干涉空间引力波探测计划已经逐步实施,其中在干涉仪的激光光源系统中,需要抑制激光强度噪声及... 详细信息

空间引力波探测频段位于0.1 mHz~1 Hz范围内,在该频段内包含了更大特征质量和尺度的引力波波源信息。目前,基于不同尺寸及空间轨道的大型激光干涉空间引力波探测计划已经逐步实施,其中在干涉仪的激光光源系统中,需要抑制激光强度噪声及频率噪声等,光电探测作为激光噪声表征及抑制的第一级器件,其性能将直接影响激光噪声抑制效果。通过选定低噪声芯片、高稳定偏压系统的基础上,采用自减电路及跨阻放大电路进行整体电路设计;在电磁屏蔽、低温漂系数元件、低噪声供电以及主动温控等技术手段实现了高增益低噪声平衡零拍探测系统的研制;结合快速傅里叶变换法以及对数轴功率谱密度算法对其增益、带宽等性能进行评估测试,并进一步对激光的强度噪声在0.05 mHz~1 Hz频段进行探测表征。实验结果表明:所研发平衡零拍探测电子学噪声谱密度在1 mHz~1 Hz的频率范围内在3.6×10^(-5)V/Hz^(1/2)以下,小于空间引力波探测对激光光源噪声要求;进一步当入射光功率为400μW时,测量得到平衡零拍探测系统在0.1 mHz~1 Hz的频率范围内增益在20 dB以上;激光强度噪声谱密度在1 mHz处为3.6×10^(-2)V/Hz^(1/2),实现低噪声光电探测及激光强度噪声表征,为空间引力波探测中激光强度噪声表征及抑制等方面提供关键器件支撑。

关键词：空间引力波探测平衡零拍探测真空噪声对数轴谱密度算法

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面向毫赫兹频段激光强度噪声抑制的低噪声光电探测技术

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光子学报 2023年第5期52卷 272-281页

作者：郑立昂李番王嘉伟李健博高丽贺子洋尚鑫尹王保田龙杨文海郑耀辉山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 山西大学极端光学协同创新中心太原030006 中国空间技术研究院西安分院西安710000

通过选定低噪声电压基准芯片作为光电二极管的稳定偏压,采用低暗电流光电二极管,设计外围跨阻放大电路,利用低温漂系数元件,温控及电磁屏蔽等,研发低噪声光电探测器,并通过低频段强度噪声评估系统对其噪声进行测试评估。实验结果表明:... 详细信息

通过选定低噪声电压基准芯片作为光电二极管的稳定偏压,采用低暗电流光电二极管,设计外围跨阻放大电路,利用低温漂系数元件,温控及电磁屏蔽等,研发低噪声光电探测器,并通过低频段强度噪声评估系统对其噪声进行测试评估。实验结果表明:所研发的低噪声探测器在空间引力波频段的电子学噪声谱密度在1.649×10^(-5)V/Hz^(1/2)以下,在0.1 mHz处为1.649×10^(-5)V/Hz^(1/2),在1 mHz处为6.95×10^(-6)V/Hz^(1/2),在1 Hz处为7.07×10^(-8)V/Hz^(1/2);在8 mW激光入射光电二极管时,探测器抬高为40 dB。该探测器噪声性能均小于相应引力波探测中对激光强度噪声的要求,可为引力波探测中激光强度噪声抑制等方面提供关键器件支撑。

关键词：激光放大器空间引力波探测光电探测电压噪声表征对数轴谱密度算法

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低频段低噪声电压基准源的电压噪声测试与表征

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量子光学学报 2022年第1期28卷 1-7页

作者：赵子琳李番李瑞鑫武志学尹王保杨荣草田龙山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室山西太原030006 山西大学激光光谱研究所山西太原030006 山西大学物理电子工程学院山西太原030006 山西大学极端光学协同创新中心山西太原030006

空间引力波探测面向0.1 mHz~1 Hz频段引力波信号,在此频段内包含了更大特征质量和尺度的波源信息。目前的空间引力波探测计划都采用大型激光干涉仪装置进行探测,其中激光光源系统以及无拖曳系统等关键部件的灵敏度都依赖于极低的电学噪... 详细信息

空间引力波探测面向0.1 mHz~1 Hz频段引力波信号,在此频段内包含了更大特征质量和尺度的波源信息。目前的空间引力波探测计划都采用大型激光干涉仪装置进行探测,其中激光光源系统以及无拖曳系统等关键部件的灵敏度都依赖于极低的电学噪声,然而极低电学噪声受限于航天器上电压基准源的噪声水平,这就需要研发低噪声电压基准源并对激光强度噪声及关键电学器件的电学噪声进行低频段噪声表征。本文通过选定低噪声基准芯片,并设计相关外围电路、仿真模拟、电磁屏蔽、采用低温漂系数元件、低噪声供电以及主动温控等技术手段实现了低噪声基准电压源的研制。由于0.1 mHz~1 Hz频段无法用现有商用设备进行此全频段噪声分析,我们利用高精度数字万用表进行基准源输出电压的测试与采集,并采用快速傅里叶变换法以及对数轴功率谱密度法将采集的数据进行计算处理,得到所研发电压基准在0.01 mHz~1 Hz频段的电压噪声谱密度。实验结果表明电压噪声谱密度在0.01 mHz时达到1.85×10^(−3)V/Hz^(1/2),在0.1 mHz~1 Hz的频率范围内在4.89×10^(−4)V/Hz^(1/2)以下。此低噪声电压基准源的研发及其噪声评估为空间引力波探测中激光强度噪声抑制等方面提供关键器件支撑。

关键词：空间引力波探测电压基准源电压噪声表征对数轴谱密度算法

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