放大器噪声

2021-02-23 09:16:49 浏览:767

定义

放大器装置信号中的噪声。

除了将输入信号放大之外,光学放大器同时也会在输出信号中引入一些额外的噪声。这通常被定量表示为噪声系数。

对于对相位不敏感的放大器(也就是增益不依赖于输入光波的相位)来说,量子光学决定了附加噪声最低限度的量子噪声水平。例如,散粒噪声限制输入(相干态)的高增益情况下,输出功率的强度噪声至少是理想的无噪声放大器的2倍,也就是最小的噪声系数是2,对应的分贝值为3dB。同时相位误差也增加了。

放大器噪声的成因

在激光放大器中(基于受激辐射原理的,例如光纤放大器),不可避免的额外噪声来源于增益介质的自发辐射耦合到放大的模式中。在低噪声泵浦光泵浦的四能级增益介质中,附加噪声接近于量子力学允许的最低水平。(需注意增益介质相当于蓄能器,可以有效抑制高频泵浦噪声的影响)如果采用准三能级增益介质则会引入额外噪声,在相同增益的情况下,上能级原子布居数(自发辐射)需要更大来补偿信号的重吸收。在这种情况下,额外噪声的增加可以定量表示为自发辐射因子,随激发程度的提高而减小。

如果工作温度不是很高的时候,拉曼放大器与激光放大器类似。如果光纤损耗很小,它们的噪声系数都比较小。

非简并的光学参量放大器的额外噪声则来源于真空涨落,也有可能来自泵浦光。简并的参量放大器不存在这种额外噪声,但是它与输入光相位有关。

除了量子噪声外,泵浦光源的经典涨落也会引起额外噪声。

参考文献

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参阅:噪声系数、自发辐射、量子噪声、放大的自发辐射、放大器、激光器噪声

放大器

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