[发明专利]一种布里渊光谱仪的精细扫频信号产生装置与方法

说明书

本发明提供了一种布里渊光谱仪的精细扫频信号产生装置与方法。该装置包括主控模块，可调谐激光器模块，用于产生特定波长的光信号；分路模块，连接可调谐激光器模块，用于将可调谐激光器模块输出的输出光等分为两路光；第一光波移频模块，连接分路模块，用于对分路模块输出的第一路光信号进行载波抑制单边带调制，产生第一精细调谐移频光；第二光波移频模块，连接分路模块，用于对分路模块输出的第二路光信号进行载波抑制单边带调制，产生第二精细调谐移频光；耦合模块，连接第一光波移频模块和第二光波移频模块，用于将第一精细调谐移频光和第二精细调谐移频光合为一束精细扫频信号光，作为布里渊光谱仪工作时的泵浦信号光。

技术领域

本发明属于光谱检测领域，具体涉及一种布里渊光谱仪的精细扫频信号产生装置与方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

光谱分析是诸如通信、传感、分子光谱仪、微波生成等光学应用中的关键诊断工具，例如使用光学方法对光纤通信系统中传输的超高速率信号进行光谱参数测量，可以得到传输信号的信号质量、OSNR、比特误码率等信息，是诊断和监视传输信号的一种有效手段。

目前，常用的是基于光栅衍射的光谱分析仪，它具有宽光谱范围和高扫描速度等优点，通常其最好的仪器分辨率被限制在2GHz。需要更高分辨率时，通常采用基于均差或外差技术的光谱分析仪。均差技术需要一个频率很接近待测源的本地振荡器，通常难以实现，特别是对于超高分辨率(10MHz)。外差技术可克服这一缺陷，但其缺点也很明显，它需要诸如声光调制器和RF或微波源等昂贵光学元件驱动；需要很长的光纤，例如5kHz分辨率需要40Km光纤，此时光纤的损耗和非线性效应不能忽略，实际应用时难以实现很高的分辨能力。

针对光谱分辨率不足的现状，基于光纤受激布里渊效应的超高光谱分析技术是一种很有前途的技术路线。基本原理是，受激布里渊散射允许选择待测光学信号的特定光谱成分放大以进行分析，即待测信号与特定波长的窄带泵浦信号按相向传播方向注入光纤，当泵浦信号强度足够大，并且满足所需的空间相干性时，会在光纤中发生受激布里渊效应，产生一个与泵浦信号传播方向相反的后向散射信号，该信号频率等于泵浦信号频率加上与泵浦信号频率相关的布里渊频移。后向散射信号强度由泵浦信号和待测信号强度决定，同时也与相互作用的光纤类型、长度、偏振特性等因素有关，因此通过泵浦信号的波长推扫，就可实现对待测信号对应频率范围的光谱成分测量。

可见，用做布里渊光谱仪泵浦信号的波长调谐分辨率，直接决定了可用的光谱采样分辨率，进而决定了布里渊光谱仪的光谱分辨率等核心指标。布里渊光谱仪的泵浦信号通常采用可调谐激光器产生。由于目前商用可调谐激光器，如Keysight公司的81606A，只能在1550nm处实现12.5MHz(0.1pm)的波长分辨率。可见，泵浦信号的波长分辨率，已经成为制约布里渊光谱仪进一步提升光谱分辨率等性能指标的重要因素。现有的直接采用商用可调谐激光器作为泵浦源的方案，已经难以满足应用需求。此外，由于布里渊光谱仪采用的工作原理可知，当待测信号光谱与泵浦信号光的频差为负时，产生增益谱；当待测信号光谱与泵浦信号光的频差为正时，产生损耗谱，这就会在测量光谱中引入光谱鬼线等缺陷，产生精密光谱测量错误，影响测量精度。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种布里渊光谱仪的精细扫频信号产生装置与方法，本发明采用可调谐激光粗调谐和载波抑制单边带调制光波移频方法，实现了精细扫频信号产生，并实现了受激布里渊损耗谱引起的光谱鬼线等测量缺陷的抑制。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

第一个方面，本发明提供了一种布里渊光谱仪的精细扫频信号产生装置。

一种布里渊光谱仪的精细扫频信号产生装置，包括主控模块，以及分别与主控模块连接的可调谐激光器模块、分路模块、第一光波移频模块、第二光波移频模块以及耦合模块；

可调谐激光器模块，用于产生特定波长的光信号；