[发明专利]基于载波抑制的单边带调制宽频线性扫频系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于载波抑制的单边带调制宽频线性扫频系统,该系统包括首尾顺次连接的1：1耦合器(2)、环形器(3)、布拉格光纤光栅(4)、抑制载波单边带调制器及EDFA放大器(8)，所述1：1耦合器(2)还连接有激光器(1)；所述抑制载波单边带调制器由顺次连接的I/Q调制器(5)、90°电桥(6)及射频信号发生器(7)组成；同时公开了该系统的扫频方法。本发明采用反射区间的布拉格光纤光栅,通过抑制载波单边带调制器多次调制，可以使调制多次后的光完全被反射，获得较大的扫频范围，从而突破电子元器件的限制，提高了系统的扫频范围。

技术领域

本发明涉及宽频线性扫频系统，属于光纤传感技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于载波抑制的单边带调制宽频线性扫频系统。

背景技术

如果光源需要具备频率线性扫描特性，则需要对光源进行调制，以使整个系统可以正常工作。根据调制位置，通常可以分为光源内调制和光源外调制。

光源的内调制，就是改变激光器的工作电流、谐振腔长度或温度等，在激光器内部进行调制，使得激光器直接输出具有所需要特性的光。内调制使得光源具有很宽的扫频范围，然而，光源内调制可能会引入非线性扫频的问题。当光源非线性扫频时，会给实际应用带来很多问题，比如在OFDR中，光源非线性扫频会导致同一点处不同时刻产生的背向散射光与本振光相干时无法形成固定的拍频，从而无法由拍频结果得到对应的光纤位置，所以非线性扫频会直接影响OFDR的测量结果。

为了克服光源内调制的不足，也可以使用光源的外部调制，即在激光形成以后给光波加载信号以完成调制，具体方法是在激光器外部连接调制器，通过加载电信号来改变其工作特性。当激光器输出激光后，调制器便可以对通过的激光进行调制。外调制并不是通过改变激光器的参数来实现光调制，而是在光波已经产生后对做一些处理来改变它的物理性质。在进行光源外调制时，激光器与调制器是相互分开的，所以调制起来相对简单。但是由于调制器的性能会影响整个调制的质量，所以外调制过程对调制器的要求很高。对一般的调制器，射频信号发生器的扫频范围受限于电子元件，一般只有GHz量级，90°Hybrid移相器移相工作范围受限于电子元件，一般只有GHz量级，所以一般的单边带调制器可调的扫频范围一般为GHz量级，而在某些实验中，提高扫频范围可直接影响实际效果，例如OFDR中，扫频范围的大小直接决定了实验空间分辨率。因此，有必要开发新型的宽带线性扫频技术。

发明内容

基于以上技术问题，本发明提供了一种基于载波抑制的单边带调制宽频线性扫频系统，从而解决了以往利用单边带调制得到的一阶边带进行扫频时受电子元件的电子瓶颈限制而扫描范围有限的技术问题；同时本发明还公开了上述单边带调制宽频线性扫频系统的扫频方法。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于载波抑制的单边带调制宽频线性扫频系统，该系统包括首尾顺次连接的1∶1耦合器、环形器、布拉格光纤光栅(即FBG)、抑制载波单边带调制器及EDFA放大器，所述1∶1耦合器还连接有激光器；

所述抑制载波单边带调制器由顺次连接的I/Q调制器、90°电桥及射频信号发生器组成；

所述激光器的输出端和EDFA放大器的输出端分别连接1∶1耦合器的两路50％输入端，1∶1耦合器的输出端连接环形器的第一输入端，环形器的两个输出端分别连接布拉格光纤光栅的输入端和作为系统信号输出端，布拉格光纤光栅的输出端接I/Q调制器的输入端，I/Q调制器的两个射频信号端接90°电桥输出端的两路正交信号，90°电桥的输入端接射频信号发生器的输出端，I/Q调制器的输出端接EDFA放大器的输入端。

所述I/Q调制器的驱动电压低于1V且其单边带抑制比高于25dB。

所述布拉格光纤光栅采用反射区间可调的形状为Flat-top型的光纤布拉格光栅，该布拉格光纤光栅的反射率大于99％且消光比大于20dB。