[发明专利]基于受激布里渊散射边带整形的光谱测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于受激布里渊散射边带整形的光谱测量方法。将第一微波扫频信号调制于窄线宽光载波，生成载波抑制的光单边带调制信号；对该光单边带调制信号进行基于受激布里渊散射（SBS）的边带整形；以边带整形后的光单边带调制信号作为光本振信号，使用基于微波扫频源和相干光电探测的光谱测量方法对待测光信号的光谱进行测量。本发明还公开了一种基于SBS边带整形的光谱测量装置。本发明在现有基于扫频光源和相干光电探测的光谱测量方法基础上，利用SBS的窄带增益效果放大扫频边带，同时利用其衰减效果抑制残留边带，提高边带抑制比，实现了大动态范围的光谱测量。

技术领域

本发明涉及一种光谱测量方法，尤其涉及一种基于受激布里渊散射(stimulatedBrillouin scattering，简称SBS)边带整形的光谱测量方法及装置。

背景技术

随着光子技术的飞速发展，近年来不断涌现的宽带业务、不断提高的服务质量要求、以及不断指数增长的接入设备，使得光纤宽带网络成为一个重点发展内容。密集波分复用技术(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)以及其它高速调制技术的发展及应用成为必然趋势。然而，随之带来的是光信息系统单个信道的带宽(或频谱复用的粒度)越来越小，例如：下一代光接入网标准之一超密集波分复用无源光网络(UDWDM-PON)的信道间隔为GHz量级；光频分正交复用(OFDM)系统子载波带宽通常在百MHz量级；微波光子系统则要求能分辨数十MHz间隔的无线信道，传统的光谱仪器分辨率远大于上述精度，迫切需要亚皮米(1pm＝10^-12m)甚至是飞米(1fm＝10^-15m)量级分辨率的光谱仪等高性能的光学参数检测仪器设备。

在超宽波长范围调谐激光器(TLS)技术成熟后，相干光学频谱分析技术(COSA)得到发展，通过作为本振光的扫描激光器的波长扫描，利用波动光学中的干涉原理得到待测信号光与本振光之间的一系列相干图谱，然后通过信号处理手段基于已知的本振光参数得到待测信号光的频谱。法国APEX公司已研制成功分辨率最高可达5MHz(0.04pm)的相干光谱仪。

为了进一步提高分辨率，有研究者提出了一种基于微波扫频源和相干光电探测的光谱测量方法[Beibei Zhu,Min Xue,Shilong Pan,“Optical Spectrum Analysis with aResolution of 6fm Based on a Frequency-Swept Microwave-Photonic Source”Conference:2017Optical Fiber Communication Conference(OFC),paper M3J.5]，该方法将传统相干光谱分析仪在光域的扫频操作搬移到电域进行，不仅消除了激光器扫频非线性和低扫频精度的影响，而且受益于高精细的电频谱扫描和分析技术，使该装置大幅度地提高了测量分辨率，理论上可以达到Hz量级。

图1是典型的基于微波扫频源和相干光电探测的光谱测量装置的结构示意图，主要包括主控单元、窄线宽激光器、微波扫频源、光单边带调制器、90度光混频器、平衡光探测器及模数转换单元。其工作原理如下：首先，利用宽带光单边带调制器将微波扫频源输出的微波信号调制到窄线宽激光器输出的光载波上，生成抑制载波的光单边带扫频信号(本振信号)；然后，利用90度光混频器将待测光信号和本振信号混频，产生四路差分信号，随后使用两个平衡光电探测器对以上四路光信号进行平衡光电探测，输出携带本振信号频率处待测光信号信息的窄带电信号；最后，利用模数转换单元将模拟电信号转换为数字信号，主控单元以微波扫频源的输出为参考，利用幅度提取算法进行数据处理。

虽然该测量装置具有无与伦比的测量精度(理论上可达到与电频谱分析技术相同的精度)，但是由于光单边带调制的非理想性，残留边带及其频率附近的待测光信号也会在光电探测器中产生拍频分量，甚至淹没扫频边带及其频率附近的待测光信号的拍频分量，导致测量动态范围的减小，影响测量方案的普适性和准确性。

发明内容