电光 调制器6提供移频量可调的射频驱动信号。
[0050] 实施例中，移频光纤环具体包括光纤延时线4、偏振控制器5、电光调制器6、可调射 频源7、1 X 2光親合器8、光谱分析仪9、光放大器10和光滤波器11，2 X 2光纤親合器3的输出 端口D、光纤延时线4、偏振控制器5、电光调制器6、光放大器10、光滤波器11、2 X 2光纤親合 器3的输入端口B依次首尾连接组成光纤环形腔，可调射频源7与电光调制器6连接，电光调 制器6的一个输出端经1X2光耦合器8后一路与光放大器10连接、另一路与光谱分析仪9连 接。
[0051] 实际测量中2X2光纤耦合器3选用90/10的2X2耦合器，并且10%光信号耦合入光 纤环形腔中。当光纤环形腔总的增益设置为0.95时即可消去多光束干涉的影响，使输出谱 线能够直接测量。
[0052] 光放大器10采用对应波段的光放大器。光滤波器11采用可调光栅滤波器。光电探 测器12采用带放大电路的光电二极管。
[0053]电光调制器6指工作在载波抑制工作点的马赫增德尔电光调制器。由于电光调制 器6的调制范围可到吉赫兹，因此通过控制可调射频源7输出信号的频率可实时调整拍频信 号的移频量，当拍频谱最稳定的时候提取拍频信号。可调射频源7是自制的射频信号源模 块，通过计算机中的虚拟程序对其进行3kHz~3GHz的射频信号输出控制，频率分辨率为 1Hz，电平范围为-llOdBm~10dBm。
[0054] 本发明基于电光调制器和可调射频源的激光线宽测量系统的测量方法，通过控制 可调射频源注入到电光调制器的调制频率实现移频量的实时可调，具体包括以下步骤：
[0055] S1、待测激光器1发出的光经光隔离器2注入到2 X 2光纤耦合器3中，2 X 2光纤耦合 器3输出端的其中一路光耦合到光纤环形腔中、另一路光进入光电探测器12;
[0056] S2、注入光纤环形腔中的光信号经过一段光纤延时线4进行延时得到延时光信号；
[0057] S3、利用偏振控制器5调整步骤S2中所获得的延时光信号的偏振态，使其有利于后 期电光调制器6的调制以及光信号的拍频；
[0058] S4、偏振态调制后的延时光信号注入到电光调制器6中进行调制得到调制波形信 号，并由可调射频源7为电光调制器6提供射频驱动信号，在电光调制器6的输出端连接一个 1 X 2光親合器8，光親合器8输出端的其中一路调制波形信号注入到光谱分析仪9中监控输 出光的调制波形、另一路调制波形信号注入到光放大器10中；电光调制器6是工作在载波抑 制工作点的马赫增德尔电光调制器，由于电光调制器6的调制范围可到吉赫兹，因此通过控 制可调射频源7输出信号的频率实时调整拍频信号的频移量，当拍频谱最稳定的时候提取 拍频信号;可调射频源7是自制的射频信号源模块，通过计算机中的虚拟程序对其进行3kHz ~3GHz的射频信号源输出控制，频率分辨率为1Hz，电平范围为-llOdBm~10dBm;
[0059] S5、步骤S4获得的调制波形信号注入到光放大器10中进行放大，补偿步骤S2中经 过光纤延时线4产生的功率损耗；
[0060] S6、步骤S5中放大后的光信号经光滤波器11进行滤波，剔除经光放大器10放大后 产生的自发福射噪声；
[0061] S7、步骤S6获得的光信号重新注入到2X2光纤耦合器中进行光拍频，产生新的拍 频信号；
[0062] S8、步骤S7获得的光拍频信号一部分注入到光纤环形腔中继续循环，另一部分注 入到光电探测器12中将光拍频信号转变成电信号，并对其进行放大；
[0063] S9步骤S8获得的电信号注入到频谱分析仪13中显示其拍频谱曲线，并对频谱数据 进行米样；
[0064] S10、步骤S9中的采样结果交由计算机进行数据拟合，最终得出待测激光器1的线 宽；由于待测激光器1 (单模激光器)的相位噪声谱近似为洛伦兹分布，因此对频谱分析仪13 的采样结果进行洛伦兹拟合，通过测量拟合曲线的3dB带宽，最终计算得到待测激光器1输 出光谱的半高全宽值。
[0065] 如图2和图3所示，光谱分析仪9和频谱分析仪13分别显示电光调制器6和光电探测 器12的输出谱线。测量过程中将频谱分析仪13采样的频谱数据交由计算机进行洛伦兹拟 合，拟合曲线结果如图4所示，通过测量拟合曲线的3dB带宽并将值除以2,从而获得待测激 光器1的线宽。
[0066] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的 实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，依本发明的精神所引伸出的显而易 见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1. 一种基于电光调制器和可调射频源的激光线宽测量系统，包括待测激光器、光隔离 器、2X2光纤耦合器、集成光电探测器、频谱分析仪以及移频光纤环，待测激光器的输出端 经光隔离器与2 X 2光纤親合器的输入端口 A相连，2 X 2光纤親合器的输出端口 C与光电探测 器的输入端相连，光电探测器的输出端与频谱分析仪连接，其特征在于:移频光纤环连接在 2 X 2光纤耦合器的输出端口 D与输入端口 C之间，至少包括由电光调制器和可调射频源组成 的移频装置以及光纤延时线，可调射频源用于为电光调制器提供移频量可调的射频驱动信 号。2. 根据权利要求1所述的基于电光调制器和可调射频源的激光线宽测量系统，其特征 在于:所述移频光纤环具体包括光纤延时线、偏振控制器、电光调制器、可调射频源、1X2光 親合器、光谱分析仪、光放大器和光滤波器，2 X 2光纤親合器的输出端口 D、光纤延时线、偏 振控制器、电光调制器、光放大器、光滤波器、2X2光纤耦合器的输入端口 B依次首尾连接组 成光纤环形腔，可调射频源与电光调制器连接，电光调制器的一个输出端经1X2光耦合器 后一路与光放大器连接、另一路与光谱分析仪连接。3. 根据权利要求2所述的基于电光调制器和可调射频源的激光线宽测量系统，其特征 在于:所述光纤耦合器采用90/10的2 X 2耦合器，10%光信号耦合入光纤环形腔中。4. 根据权利要求2所述的基于电光调制器和可调射频源的激光线宽测量系统，其特征 在于:所述光放大器采用掺铒光纤放大器。5. 根据权利要求2所述的基于电光调制器和可调射频源的激光线宽测量系统，其特征 在于:所述光滤波器采用可调光栅滤波器。6. 根据权利要求2所述的基于电光调制器和可调射频源的激光线宽测量系统，其特征 在于:所述光电探测器采用带放大电路的光电二极管。7. -种根据权利要求1~6任意之一所述的基于电光调制器和可调射频源的激光线宽测 量系统的测量方法，其特征在于:通过控制可调射频源注入到电光调制器的调制频率实现 移频量的实时可调，具体包括以下步骤： 51、 待测激光器发出的光经光隔离器注入到光纤耦合器中，光纤耦合器输出端的其中 一路光耦合到光纤环形腔中、另一路光进入光电探测器； 52、 注入光纤环形腔中的光信号经过一段光纤延时线进行延时得到延时光信号； 53、 利用偏振控制器调整步骤S2中所获得的延时光信号的偏振态，使其有利于后期电 光调制器的调制以及光信号的拍频； 54、 偏振态调制后的延时光信号注入到电光调制器中进行调制得到调制波形信号，并 由可调射频源为电光调制器提供射频驱动信号，在电光调制器的输出端连接一个1X2光耦 合器，光耦合器输出端的其中一路调制波形信号注入到光谱分析仪中监控输出光的调制波 形、另一路调制波形信号注入到光放大器中； 55、 步骤S4获得的调制波形信号注入到光放大器中进行放大，补偿步骤S2中经过光纤 延时线产生的功率损耗； 56、 步骤S5中放大后的光信号经光滤波器进行滤波，剔除经光放大器放大后产生的自 发福射噪声； 57、 步骤S6获得的光信号重新注入到2X2光纤耦合器中进行光拍频，产生新的拍频信 号； 58、 步骤S7获得的光拍频信号一部分注入到光纤环形腔中继续循环，另一部分注入到 光电探测器中将光拍频信号转变成电信号，并对其进行放大； 59、 步骤S8获得的电信号注入到频谱分析仪中显示其拍频谱曲线，并对频谱数据进行 米样； S10、步骤S9中的采样结果交由计算机进行数据拟合，最终得出待测激光器的线宽。8. 根据权利要求7所述的基于电光调制器和可调射频源的激光线宽测量系统的测量方 法，其特征在于:所述步骤S4中的电光调制器是工作在载波抑制工作点的马赫增德尔电光 调制器，通过控制可调射频源输出信号的频率实时调整拍频信号的频移量，当拍频谱最稳 定的时候提取拍频信号。9. 根据权利要求7所述的基于电光调制器和可调射频源的激光线宽测量系统的测量方 法，其特征在于:所述步骤S4中的可调射频源是自制的射频信号源模块，通过计算机对其进 行3kHz~3GHz的射频信号输出控制，频率分辨率为1Hz，电平范围为-1 lOdBm~lOdBm。10. 根据权利要求7所述的基于电光调制器和可调射频源的激光线宽测量系统的测量 方法，其特征在于:所述步骤S10中的数据拟合采用洛伦兹拟合获得拟合曲线，通过测量拟 合曲线的3dB带宽，最终计算得到待测激光器输出光谱的半高全宽值。
【专利摘要】本发明公开了一种基于电光调制器和可调射频源的激光线宽测量系统及方法，系统包括待测激光器、光隔离器、2×2光纤耦合器、集成光电探测器、频谱分析仪以及移频光纤环，移频光纤环连接在2×2光纤耦合器的输出端口D与输入端口C之间，至少包括由电光调制器和可调射频源组成的移频装置以及光纤延时线，可调射频源用于为电光调制器提供移频量可调的射频驱动信号。方法将光拍频信号一部分注入到光纤环形腔中继续循环、另一部分注入光电探测器转变成电信号，通过控制可调射频源注入到电光调制器的调制频率实现移频量的实时可调。本发明扩大移频量，将可调带宽范围扩大至10GHz，线宽测量极限达到1Hz。
【IPC分类】G01M11/02
【公开号】CN105651492
【申请号】
【发明人】黎敏, 邓硕, 童斌, 李玉林
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年2月29日