[發明專利]基于載波抑制的單邊帶調制寬頻線性掃頻系統及方法

有效

• 申請號: 201710282781.1
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107015319B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 王子南;謝聯蓮;熊吉;饒云江
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42;G01K11/32
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 李春芳

本發明涉及一種基于載波抑制的單邊帶調制寬頻線性掃頻系統,該系統包括首尾順次連接的1：1耦合器(2)、環形器(3)、布拉格光纖光柵(4)、抑制載波單邊帶調制器及EDFA放大器(8)，所述1：1耦合器(2)還連接有激光器(1)；所述抑制載波單邊帶調制器由順次連接的I/Q調制器(5)、90°電橋(6)及射頻信號發生器(7)組成；同時公開了該系統的掃頻方法。本發明采用反射區間的布拉格光纖光柵,通過抑制載波單邊帶調制器多次調制，可以使調制多次后的光完全被反射，獲得較大的掃頻范圍，從而突破電子元器件的限制，提高了系統的掃頻范圍。

技術領域

本發明涉及寬頻線性掃頻系統，屬于光纖傳感技術領域，更具體地說，本發明涉及一種基于載波抑制的單邊帶調制寬頻線性掃頻系統。

背景技術

如果光源需要具備頻率線性掃描特性，則需要對光源進行調制，以使整個系統可以正常工作。根據調制位置，通常可以分為光源內調制和光源外調制。

光源的內調制，就是改變激光器的工作電流、諧振腔長度或溫度等，在激光器內部進行調制，使得激光器直接輸出具有所需要特性的光。內調制使得光源具有很寬的掃頻范圍，然而，光源內調制可能會引入非線性掃頻的問題。當光源非線性掃頻時，會給實際應用帶來很多問題，比如在OFDR中，光源非線性掃頻會導致同一點處不同時刻產生的背向散射光與本振光相干時無法形成固定的拍頻，從而無法由拍頻結果得到對應的光纖位置，所以非線性掃頻會直接影響OFDR的測量結果。

為了克服光源內調制的不足，也可以使用光源的外部調制，即在激光形成以后給光波加載信號以完成調制，具體方法是在激光器外部連接調制器，通過加載電信號來改變其工作特性。當激光器輸出激光后，調制器便可以對通過的激光進行調制。外調制并不是通過改變激光器的參數來實現光調制，而是在光波已經產生后對做一些處理來改變它的物理性質。在進行光源外調制時，激光器與調制器是相互分開的，所以調制起來相對簡單。但是由于調制器的性能會影響整個調制的質量，所以外調制過程對調制器的要求很高。對一般的調制器，射頻信號發生器的掃頻范圍受限于電子元件，一般只有GHz量級，90°Hybrid移相器移相工作范圍受限于電子元件，一般只有GHz量級，所以一般的單邊帶調制器可調的掃頻范圍一般為GHz量級，而在某些實驗中，提高掃頻范圍可直接影響實際效果，例如OFDR中，掃頻范圍的大小直接決定了實驗空間分辨率。因此，有必要開發新型的寬帶線性掃頻技術。

發明內容

基于以上技術問題，本發明提供了一種基于載波抑制的單邊帶調制寬頻線性掃頻系統，從而解決了以往利用單邊帶調制得到的一階邊帶進行掃頻時受電子元件的電子瓶頸限制而掃描范圍有限的技術問題；同時本發明還公開了上述單邊帶調制寬頻線性掃頻系統的掃頻方法。

為解決以上技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種基于載波抑制的單邊帶調制寬頻線性掃頻系統，該系統包括首尾順次連接的1∶1耦合器、環形器、布拉格光纖光柵(即FBG)、抑制載波單邊帶調制器及EDFA放大器，所述1∶1耦合器還連接有激光器；

所述抑制載波單邊帶調制器由順次連接的I/Q調制器、90°電橋及射頻信號發生器組成；

所述激光器的輸出端和EDFA放大器的輸出端分別連接1∶1耦合器的兩路50％輸入端，1∶1耦合器的輸出端連接環形器的第一輸入端，環形器的兩個輸出端分別連接布拉格光纖光柵的輸入端和作為系統信號輸出端，布拉格光纖光柵的輸出端接I/Q調制器的輸入端，I/Q調制器的兩個射頻信號端接90°電橋輸出端的兩路正交信號，90°電橋的輸入端接射頻信號發生器的輸出端，I/Q調制器的輸出端接EDFA放大器的輸入端。

所述I/Q調制器的驅動電壓低于1V且其單邊帶抑制比高于25dB。

所述布拉格光纖光柵采用反射區間可調的形狀為Flat-top型的光纖布拉格光柵，該布拉格光纖光柵的反射率大于99％且消光比大于20dB。