超快光波长测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种超快光波长测量系统，该系统包括一窄线宽激光器、第一至第五光耦合器、一锁模激光器、第一至第五光电探测器、一第一模数转换模块、一第二模数转换模块、一数字信号处理模块和一色散补偿光纤。本发明专利技术通过处理锁模激光器的输出宽谱光信号与参考光信号及待测光信号的拍频信号来得到测量光信号的波长，测量范围等于锁模激光器的谱宽，为10‑100nm量级。测量速率等于锁模激光器的脉冲重复频率，可达到50MHz。在数字信号处理模块中引入互相关算法来提高测量精度，测量精度反比于光电探测器的带宽乘以色散补偿光纤的色散系数，为10pm量级。因此，利用本发明专利技术可以实现大带宽，高速率，高精度的光波长测量。

【技术实现步骤摘要】
超快光波长测量系统
本专利技术属于微波光子学和相干光信号处理
，具体涉及一种超快光波长测量系统。
技术介绍
随着光电技术的发展，对光波长的超快测量是十分有必要的，尤其是当分析一个微波光子学黑盒子系统时，很多时候会用光谱仪对光波长进行测量，但是光谱仪的测量频率极低，为1Hz量级，难以实现对光信号的实时光波长分析。很多时候会对测量光信号进行与一束已知光波长的参考信号耦合至同一光电探测器的处理，然后对输出的电信号进行数字信号处理以分析测量光信号的波长。这种方法虽然可以保证实时测量，但是带宽受限于光电探测器的带宽。因此本专利技术提出一个基于微波光子学的超快光波长测量系统，系统的光学部分为系统提供了大的测量带宽，电学部分为系统提供了高的测量精度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的是提供一种超快光波长测量系统，使对光波长测量兼具大的测量带宽以及高的测量速率。在光波长测量领域，测量带宽与测量速度往往是一对矛盾的物理量。本专利技术基于微波光子学，实现对光信号的超快波长测量。为达到上述目的，本专利技术提供了一种超快光波长测量系统，该系统包括一窄线宽激光器1、第一至第五光耦合器13-17、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超快光波长测量系统，其特征在于，该系统包括一窄线宽激光器(1)、第一至第五光耦合器(13‑17)、一锁模激光器(2)、第一至第五光电探测器(3‑7)、一第一模数转换模块(8)、一第二模数转换模块(9)、一数字信号处理模块(10)和一色散补偿光纤(11)，其中：锁模激光器(2)的输出光信号经过色散补偿光纤(11)后被第三光耦合器(15)分成三路，窄线宽激光器(1)输出的参考光信号与待测量光信号12分别被第一光耦合器(13)和第五光耦合器(17)分成两路；锁模激光器(2)、窄线宽激光器(1)与测量光信号12的其中一路分别被第三光电探测器(5)、第一光电探测器(3)、第五光电探测器(7)检测...

【技术特征摘要】
1.一种超快光波长测量系统，其特征在于，该系统包括一窄线宽激光器(1)、第一至第五光耦合器(13-17)、一锁模激光器(2)、第一至第五光电探测器(3-7)、一第一模数转换模块(8)、一第二模数转换模块(9)、一数字信号处理模块(10)和一色散补偿光纤(11)，其中：锁模激光器(2)的输出光信号经过色散补偿光纤(11)后被第三光耦合器(15)分成三路，窄线宽激光器(1)输出的参考光信号与待测量光信号12分别被第一光耦合器(13)和第五光耦合器(17)分成两路；锁模激光器(2)、窄线宽激光器(1)与测量光信号12的其中一路分别被第三光电探测器(5)、第一光电探测器(3)、第五光电探测器(7)检测输出非相干信号；锁模激光器(2)剩下的两路光信号分别与参考光信号及测量光信号耦合至第二光电探测器(4)、第四光电探测器(6)；第三光电探测器(5)的输出信号被电耦合器(18)分成两路，一路与第一光电探测器(3)、第二光电探测器(4)的输出信号耦合至第一模数转换模块(8)输出数字信号，另一路与第四光电探测器(6)、第五光电探测器(7)的输出信号耦合至第二模数转换模块(9)输出数字信号；第一模数转换模块(8)、第二模数转换模块(9)的输出数字信号耦合至数字信号处理模块(10)输出最终的测量结果。2.根据权利要求1所述的超快光波长测量系统，其特征在于，所述窄线宽激光器(1)输出窄线宽单波长激光作为参考光，该窄线宽单波长激光自第一光耦合器(13)的输入端进入第一光耦合器(13)，在第一光耦合器(13)中该窄线宽单波长激光被分成两路，其中第一路窄线宽单波长激光进入第一光电探测器(3)被转换成光电流输出给第一模数转换8，第二路窄线宽单波长激光进入第二光耦合器(14)。3.根据权利要求1所述的超快光波长测量系统，其特征在于，所述锁模激光器(2)输出周期性脉冲激光，该周期性脉冲激光自色散补偿光纤(11)的输入端进入色散补偿光纤(11)，在色散补偿光纤(11)中被色散拉伸，实现波长-时间映射，然后自第三光耦合器(15)的输入端进入第三光耦合器(15)；在第三光耦合器(15)中，被色散拉伸的周期性脉冲激光被分成三路，其中：第一路脉冲激光自第三光耦合器(15)的第一输出端口(151)进入第二光耦合器(14)，在第二光耦合器(14)中该第一路脉冲激光与第一光耦合器(13)输出的第二路窄线宽单波长激光耦合叠加形成参考相干叠加光，该参考相干叠加光进入第二光电探测器(4)，被第二光电探测器(4)转换成光电流输出给第一模数转换模块(8)；第二路脉冲激光自第三光耦合器(15)的第二输出端口(152)进入第三光电探测器(5)，被第三光电探测器(5)转换成光电流输出给电耦合器(18)；第三路脉冲激光自第三光耦合器(15)的第三输出端口(153)进入第四光耦合器(16)。4.根据权利要求3所述的超快光波长测量系统，其特征在于，在所述电耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，肖晔，孙术乾，祝宁华，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11