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单频光纤激光器的相位噪声


单频光纤激光器的相位噪声指的是单频激光场矢量的相位随机波动起伏,一般不怎么用时域的形式去主要表现,往往是选用频域的主要表现形式。在频域,相位噪声有两种定义。
1.相位波动功率谱密度(PowerSpectralDensity简称:PSD)
2.单边带相位噪声
相位波动功率谱密度(PSD)的含义是偏离中心频率(又称载频计做f0)fm处,单位带宽(1Hz)内的均方相位起伏。起伏的相位单位为rad(弧度)和urad(微弧度),因此相位波动功率谱密度的单位是:rad2/Hz,有时大家会选用均方根的形式,单位会变为:rad/√Hz或者urad/√Hz。
相位波动功率谱密度(PSD)选用了单边带定义,可是噪声对信号(单频激光)的影响都主要表现为对载频的调制,频谱上的表现是以载频为中心对称造成边带。大家一般不接纳频率为负值那样的做法,因此就把负频率的部分“折叠”到正频率部分。
单边带相位噪声的含义就是指偏离中心频率(载频计做f0)fm处的信号的1个相位调制边带的功率谱密度,也就是1Hz带宽内的信号功率,与载波功率之比。单位为dBc/Hz。当中,dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。1个振荡器在某一偏移频率处的单边带相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值。因此dBc/Hz这个单位并没有量纲。
相位噪声是用偏移频率fm处1Hz带宽内的矩形的面积与整体功率谱曲线下包括的面积之比表明的,近似值中心频率处曲线的高度与fm处曲线的高度之差。
单边带相位噪声本质上便是短期频率稳定度的频域主要表现形式,假如单频信号十分稳定的话,从频谱上看其边带会伴随着远离主频的位置逐渐降低,一般我们非常关心偏离主频10Hz,100Hz,1kHz,10kHz处的边带,若是对数坐标,这里边带的幅值与主频幅值相减,单位是dBc,再换算成单位带宽内,单位为dBc/Hz。
相位噪声主要表现的是单频信号频率的稳定度,频域上便是噪声边带,也就是相位噪声。在时域上与之相应的叫做信号的抖动。
要理解的是单边带噪声是相位波动功率谱密度的一半!显而易见,后者包括了负频率相应的边带功率谱密度(PSD)。