由于激光强度噪声经常设定实验的性能极限，因此对其进行表征以获得良好的结果是很重要的。在进行这种测量时，低噪声、高灵敏度的光电接收器是非常宝贵的。光接收器为这一应用提供了理想的解决方案。它们结合了散粒噪声有限的性能、高转换增益和宽带宽，使噪声测量变得简单易行。

图1显示了测量激光强度噪声的典型设置。激光输出被衰减，以使光电探测器不饱和，并聚焦到光电接收器上。重要的是要确保光电探测器没有被过度填充。这可能导致不希望的噪声耦合，因为机械振动导致光电探测器看到变化量的激光。这些声学频率将在幅度噪声频谱中给出假峰值。

图1 高灵敏度光电探测器测量激光强度噪声

然后将光电探测器的输出发送到频谱分析仪。频谱分析仪的等效输入噪声大于光接收器的散粒噪声是非常常见的。在这种情况下，添加一个低噪声前置放大器是有帮助的。通过关闭光电探测器的电源来测试光谱分析仪是否限制了您的测量。噪声级应至少降低10 dB。为了测试测量的噪声是激光噪声（而不是光电探测器噪声），阻挡来自光电探测器的光。噪声水平应再次下降至少10 dB。

使用频谱分析仪可以很容易地测量强度噪声。显示激光强度噪声的最佳方式是作为线性光谱密度。在这种测量中，在给定的测量带宽中产生的噪声量被测量并归一化为该带宽的平方根。一些频谱分析仪自动转换为频谱密度单位（V/Hz½）。不幸的是，许多高频模型没有。如果频谱分析仪不直接测量频谱密度，则必须将频谱除以测量的噪声等效带宽的平方根。作为分辨率带宽函数的噪声等效带宽通常在频谱分析仪的用户手册中指定。

测量的噪声频谱密度SV（ω）现在可以转换为功率波动（以W/Hz½表示的SI（ω））或常见的相对强度噪声（以1/Hz½表示）。功率波动与用频谱分析仪测量的电压噪声的测量频谱密度有关：

其中G是光接收器在激光波长下的转换增益（单位：V/W），AV是前置放大器增益（单位为V/V）。为了达到最大的精度，这些参数应该独立测量。RIN与电压噪声的频谱密度相关

其中VDC是频谱分析仪输入处的DC电压。虽然RIN是激光技术噪声的有用测量，但它是量子有限噪声（如散粒噪声）的欺骗性测量。其原因是，激光功率波动，如固态激光器中的弛豫振荡，是激光器输出中固有的，将在光学衰减后精确测量。相反，散粒噪声限制的RIN（等于（2q/IDC）½，其中q是电子上的电荷，IDC是直流光电流）取决于进行测量时的（任意）光电流。因此，除非指定了检测电流，否则说明光信号在特定频率下是“散粒噪声受限的”是没有意义的。

文章来源：光子位

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