[發明專利]一種微弱激光信號相頻噪聲特性測量技術

有效

• 申請號: 201910260022.4
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN109946047B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 魏韋;周浩敏
• 申請（專利權）人: 南京聚科光電技術有限公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01J9/02
• 代理公司: 南京先科專利代理事務所(普通合伙) 32285
• 代理人: 孫甫臣

本發明公開一種微弱激光信號相頻噪聲特性測量技術，包括待測微弱激光光源、摻餌光纖放大器、耦合器、120度相差干涉儀以及工控機；所述待測微弱激光光源通過摻餌光纖放大器放大光源的微弱信號，經過放大的光源信號通過耦合器分為兩束光源，第一束光源用于測試待測微弱激光光源的相頻噪聲特性，第二束光源用于將放大后的光源信號反饋到功率探測單元，保證入射到120度相差干涉儀的光功率維持同一水平；第一束光源入射到120度相差干涉儀上，所述120度相差干涉儀用于解調第一束光源信號的差分相位信息，并傳到工控機中進行分析。本發明實現微弱信號的相頻噪聲特性測試，有利于研究微弱信號對于整個系統性能的影響。

技術領域

本發明屬于激光的技術領域，具體涉及一種微弱激光信號相頻噪聲特性測量技術。

背景技術

激光沿著長距離光纖鏈路傳輸時，為了保證不受受激布里淵效應的影響，通常需要保證傳輸光處于受激布里淵閾值以下，因此接收端的信號光一般比較微弱。為了更好地研究信號光的特性，深入研究信號光對后續系統的影響，我們需要準確地表征及測量其相頻噪聲特性。

2013年，上海光機所的楊飛等人提出一種基于120度相差干涉儀的單頻激光器相頻噪聲測試的技術（現有技術一）。這種方法主要基于干涉儀測量原理并巧妙借鑒相干探測的思想，即增加一個附加變量然后通過數字處理算法進行自適應的相位解調，可以準確表征以及測量得到相位相關的參數。但是，受限于整個干涉系統的損耗及系統信噪比，這種方法要求入射功率為10 dBm左右，因此微弱激光信號無法直接用所提出的系統直接測量。

2017年，馬來西亞 - 日本國際技術學院的Minoru Yamada研究組詳細研究了微弱信號放大過程中的噪聲演化規律（現有技術二）。結果表明，餌離子的密度以及光纖放大器中的自發輻射不會影響激光器的相頻噪聲特性。因此，這為提高微弱激光信號的相頻噪聲特性測試的信噪比提供了一種思路。

發明內容

發明目的：本發明目的在于針對現有技術的不足，提供一種微弱激光信號相頻噪聲特性測量技術。

技術方案：本發明所述一種微弱激光信號相頻噪聲特性測量技術，包括待測微弱激光光源、摻餌光纖放大器、耦合器、120度相差干涉儀以及工控機；所述待測微弱激光光源通過摻餌光纖放大器放大光源的微弱信號，經過放大的光源信號通過耦合器分為兩束光源，第一束光源用于測試待測微弱激光光源的相頻噪聲特性，第二束光源用于將放大后的光源信號反饋到功率探測單元，保證入射到120度相差干涉儀的光功率維持同一水平；第一束光源入射到120度相差干涉儀上，所述120度相差干涉儀用于解調第一束光源信號的差分相位信息，并傳到工控機中進行分析；所述第二束光源反饋到功率探測單元，所述功率控制單元探測進入120度相差干涉儀的光功率是否維持同一水平；所述功率控制單元輸出的第二束光源通過反饋控制單元比較設定光功率與反饋回來的光功率是否相等，不相等時，則反饋控制單元主動反饋更改摻鉺光纖放大器的增益系數。

優選地，所述待測微弱激光光源1為經過長光纖鏈路之后的微弱激光信號或者其他微弱光信號。

優選地，所述待測微弱激光光源1為商用光纖布拉格分布反饋式光纖激光器經過100km光纖鏈路之后的信號光，其功率為-60dBm。

優選地，所述工控機分析由120度相差干涉儀4得到的差分相位信息，并進一步得到相位相關的其他相頻噪聲參數。

有益效果：（1）本發明通過將放大后的光信號經耦合器進行分為第一束光源和第二束光源，第一束光源直接入射120度相差干涉儀內，可以不受限于入射光的大小，可以實現微弱光信號的測量，可以更好地應用于光纖光頻傳遞，相干光通信等領域；本發明通過外部控制入射120度相差干涉儀的功率而不改變激光信號原始的相頻噪聲特性，實現微弱光信號的相頻噪聲特性測試，有利于研究微弱光信號對于整個系統性能的影響；