量子色噪声对单模激光场的影响

单模激光的统计性质主要由引起激光场涨落的量子噪声和抽运噪声决定.人们通常假设抽运噪声为色噪声,而量子噪声为白噪声.白噪声只是一种理想模型,本文将两类噪声均模拟为更接近于实际情况的O-U色噪声,研究色噪声尤其是量子色噪声效应. 单模激光增益模型的光强朗之万方程为: (dI)/(dt)=-2kI+(2ΓI)/(1+βI)+D+(2I)/(1+βI)ξ(t)+2Iq(t) 式中,ξ(t)为抽运噪声,q(t)为量子噪声,是自关联时间分别为τ1和τ2的O-U色噪声.应用线性化近似方法,得到了光强的关联函数、功率谱以及含时矩的解析表达式,结果分析表明: 1) 抽运噪声和量子噪声的自关联时间τ1和τ2越大,光强的相对涨落λ(o)越小,表明色噪声使得线性化近似的适用范围扩大; 2) 光强关联函数λ(t)的初始斜率limt→0dλ(t)/dt]=0,这一结果与白噪声情形显著不同,表明λ(t)出现初始平台现象的根源在于色噪声; 3) λ(t)随时间t的增加而衰减,随着τ2的增加,λ(t)的衰减被延缓,即量子色噪声将增加激光系统的统计涨落; 4) 光强功率谱为单峰,τ2对峰值频率和峰高均没有影响,但随着τ2的增加,S(ω)的峰形越来越尖锐; 5) 协方差K2(t)随时间t的增加而增大,说明K2(t)在较短的时间内达到饱和,随着τ2的增加,K2(t)减少,即K2(t)达到饱和的时间延长.(PA2)