RIN相对强度噪声 (Relative Intensity Noise)，AeroDIODE超低噪声激光二极管驱动器相关

在激光噪声（即光功率起伏）的描述中，通常采用相对强度噪声（RIN）这一指标。相对强度噪声表征的是激光输出功率相对于其平均功率的波动程度，一般以功率谱密度PSD随噪声频率变化的形式来表示。激光的光功率可由公式 (1) 给出，表达式中包含平均功率项，以及一个均值为零的波动分量δP。相对强度是δP除以平均功率；在以下内容中，该量被称为I。相对强度噪声可以以不同的方式指定；一种常见的方法是使用公式(2)，单边功率谱密度（PSD）对其进行统计描述。

该值取决于噪声频率  。它本质上是归一化功率波动的自相关函数的傅里叶变换，可以通过光电二极管和电子频谱分析仪等进行测量。上述公式中的2倍因子适用于工程学科通常使用的单边 PSD，而在使用双边 PSD 的变体中则不会出现这个因子。RIN PSD 的单位是Hz-1，但通常会用该量的10 倍对数（以 10 为底）来表示，单位为 dBc/Hz。

PSD 也可以在噪声频率的某个区间[f1, f2]上积分，以获得相对强度噪声的均方根（r.m.s.）值，这通常以百分比表示。见公式(3)。此外，如果不明确说明是指均方根值还是其他值，那么用百分比来表示相对强度噪声（例如±0.5%）是不合理的。

AeroDIODE不同系列的驱动器相对噪声频谱。横坐标是激光二极管驱动器可调制的频率范围，从100Hz到100MHz，纵坐标是RIN；可以注意到，当频率在1MHz以上时，AeroDIODE的低噪声驱动器的RIN达到了-165 dB/Hz，基本与驱动器地线重合此外，还存在由弛豫振荡引起的峰值。AeroDIODE的低噪声驱动器的噪声水平可与行业最低噪声电池驱动器相媲美。

来自散粒噪声的相对强度噪声：可以预期，当光束受到线性衰减时，其 RIN（相对强度噪声）应保持不变。然而，当 RIN 受散粒噪声限制时，这一预期并不成立。在这种情况下，RIN 由公式（4）给出。

例如，一台 1064nm、1mW的激光束，其强度噪声处于散粒噪声极限时，其 RIN 为 3.73×10^-10  Hz^-1，或-154 dB/Hz。该功率谱密度与噪声频率（白噪声）无关。它随平均功率的减小而增加（例如，当光束被某些吸收介质衰减时）。这表明在衰减过程中引入了额外的量子噪声。量子极限 RIN 测量应通过检测整个激光功率（例如使用光电二极管）进行，同时尽量减小电子产生的额外噪声（例如热噪声）的影响。对于高功率水平，找到具有足够高速率和高功率处理能力的探测器可能具有挑战性，而电子噪声问题在低功率水平时更为关键。

RIN 可以通过使用光电二极管将光功率转换为电信号，然后使用电子频谱分析仪分析该信号来测量。

散粒噪声极限是激光束的基本最小 RIN 水平，源于光的量子性质。这种噪声水平是“白噪声”，意味着它与噪声频率无关，其幅度与平均光功率成反比。

衰减激光会影响其RIN。如果激光束已经达到其散粒噪声极限，减弱它的强度会增加其相对强度噪声（RIN）。这是因为平均功率降低了，而减弱强度的过程本身可以理解为引入了额外的量子噪声。

AeroDIODE公司推出的低噪声连续波半导体激光管驱动器（TDLAS）是一款非常模块化的激光二极管驱动器，专为气体传感等要求苛刻的低噪声应用而开发。该低噪声连续激光二极管驱动器包含许多功能，如内部和外部调制以及许多用于系统集成的库。AeroDIODE低噪声激光二极管驱动器具有非常低的电流噪声水平，设定点漂移小，噪声接近测量仪器的地面电平；用于气体检测的低噪声驱动器是NTT、Eagleyard、Nanoplus、Eblana等蝶形激光二极管的理想驱动器。该低噪声半导体激光驱动器外形小巧，也可提供板级产品。这使AeroDIODE低噪声激光二极管驱动器能够满足大多数原始设备制造商的集成要求。同时，您也可选择低噪声连续激光管驱动器（TDLAS）的多通道版本，即多通道激光二极管驱动器。