[發明專利]一種功率譜雙特征參量提取的激光器線寬測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201910306123.0
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN110118643B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 柯昌劍;王智輝;鐘一博;王昊宇;崔晟;劉德明
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明公開了一種功率譜雙特征參量提取的激光器線寬測量方法與裝置。該方法包括：將待測激光分束，其中一束激光移頻、另一束激光延時，將移頻和延時后的兩束激光合束，探測合束光的光電流并獲取其功率譜；提取功率譜的特征參量：一階包絡峰值與谷值的功率差值、零階極小值點與中心頻率的頻率差值；根據提取的特征參量計算待測激光的線寬值。該裝置包括：光源模塊將待測激光分為第一激光和第二激光；頻移模塊將第一激光移頻；延時模塊將第二激光延時；功率譜獲取模塊用于探測合束光的光電流并獲取其功率譜；數據處理模塊用于提取特征參量，計算待測激光的線寬值。本發明可以避免現有技術中延時光纖長度測量誤差導致激光器線寬測量不準確的問題。

技術領域

本發明屬于激光器線寬測量領域，更具體地，涉及一種功率譜雙特征參量提取的激光器線寬測量方法及裝置。

背景技術

窄線寬激光器具有輸出激光線寬窄、相干性好等特點，在光纖通信以及光纖傳感等領域受到廣泛關注。在光纖通信系統中本振光源的線寬即相位噪聲特性，直接影響相干解調后相位信息的有效提取。隨著系統中使用的調制格式越來越高級，對光源相位噪聲即線寬的要求越來越嚴格，線寬大小開始從1MHz量級向10kHz甚至100Hz量級演變。常規的基于延時自外差技術的激光器線寬測量方法，在待測激光線寬很窄的條件下需要上百公里的延時光纖，這不僅會使整個測量系統具有很大的損耗，也會引入極大的相位噪聲，使測量結果產生很大的誤差，不能滿足現有超窄線寬激光器線寬測量的需求。

期刊文獻1(Huang S,Zhu T,Cao Z,et al.Laser Linewidth Measurement Basedon Amplitude Difference Comparison of Coherent Envelope[J].IEEE PhotonicsTechnology Letters,2016,28(7):759-762.)公開了一種相干包絡幅度檢測的超窄線寬激光器線寬測量的方法，該方法采用一段較短的光纖作為延時光纖，提取功率譜一階包絡峰值與谷值的功率差值并通過一定的算法計算得到待測激光的線寬值。在這種方法中，需要準確地獲得延時光纖的長度，而這一長度的測量往往存在一定的誤差，進而使激光器線寬測量結果不準確。

發明內容

本發明的目的在于提供一種激光器線寬測量方法及裝置，以解決現有技術因延時光纖長度的測量誤差導致激光器線寬測量不準確的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種功率譜雙特征參量提取的激光器線寬測量方法，包括：

將待測激光分成兩束，其中一束激光移頻、另一束激光延時，將移頻和延時后的激光合束，探測合束光的光電流并獲取其功率譜；

提取功率譜的特征參量；

所述特征參量包括：一階包絡峰值與谷值的功率差值、零階極小值點與中心頻率的頻率差值；

根據提取的特征參量計算待測激光的線寬值；

待測激光的線寬值為：

其中，ΔS_R表示功率譜中一階包絡峰值與谷值的功率差值；Δf_R表示功率譜中零階極小值點與中心頻率的頻率差值；Δν表示待測激光的線寬值。

優選地，所述另一束激光使用延時光纖進行延時，延時光纖為：

其中，c表示光速大小；n表示延時光纖折射率大小；P₀表示合束光的光功率值；Δν表示待測激光的線寬值；L表示延時光纖的長度。

提取功率譜中一階包絡峰值與谷值的功率差值的方法包括：

(A)在功率譜中分別提取一階包絡峰值對應的功率值和一階包絡谷值對應的功率值；