CN109946047A - 一种微弱激光信号相频噪声特性测量技术 - Google Patents

一种微弱激光信号相频噪声特性测量技术 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种微弱激光信号相频噪声特性测量技术，包括待测微弱激光光源、掺饵光纤放大器、耦合器、120度相差干涉仪以及工控机；所述待测微弱激光光源通过掺饵光纤放大器放大光源的微弱信号，经过放大的光源信号通过耦合器分为两束光源，第一束光源用于测试待测微弱激光光源的相频噪声特性，第二束光源用于将放大后的光源信号反馈到功率探测单元，保证入射到120度相差干涉仪的光功率维持同一水平；第一束光源入射到120度相差干涉仪上，所述120度相差干涉仪用于解调第一束光源信号的差分相位信息，并传到工控机中进行分析。本发明实现微弱信号的相频噪声特性测试，有利于研究微弱信号对于整个***性能的影响。

Description

一种微弱激光信号相频噪声特性测量技术
技术领域
本发明属于激光的技术领域，具体涉及一种微弱激光信号相频噪声特性测量技术。
背景技术
激光沿着长距离光纤链路传输时，为了保证不受受激布里渊效应的影响，通常需要保证传输光处于受激布里渊阈值以下，因此接收端的信号光一般比较微弱。为了更好地研究信号光的特性，深入研究信号光对后续***的影响，我们需要准确地表征及测量其相频噪声特性。
2013年，上海光机所的杨飞等人提出一种基于120度相差干涉仪的单频激光器相频噪声测试的技术（现有技术一）。这种方法主要基于干涉仪测量原理并巧妙借鉴相干探测的思想，即增加一个附加变量然后通过数字处理算法进行自适应的相位解调，可以准确表征以及测量得到相位相关的参数。但是，受限于整个干涉***的损耗及***信噪比，这种方法要求入射功率为10 dBm左右，因此微弱激光信号无法直接用所提出的***直接测量。
2017年，马来西亚 - 日本国际技术学院的Minoru Yamada研究组详细研究了微弱信号放大过程中的噪声演化规律（现有技术二）。结果表明，饵离子的密度以及光纤放大器中的自发辐射不会影响激光器的相频噪声特性。因此，这为提高微弱激光信号的相频噪声特性测试的信噪比提供了一种思路。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种微弱激光信号相频噪声特性测量技术。
技术方案：本发明所述一种微弱激光信号相频噪声特性测量技术，包括待测微弱激光光源、掺饵光纤放大器、耦合器、120度相差干涉仪以及工控机；所述待测微弱激光光源通过掺饵光纤放大器放大光源的微弱信号，经过放大的光源信号通过耦合器分为两束光源，第一束光源用于测试待测微弱激光光源的相频噪声特性，第二束光源用于将放大后的光源信号反馈到功率探测单元，保证入射到120度相差干涉仪的光功率维持同一水平；第一束光源入射到120度相差干涉仪上，所述120度相差干涉仪用于解调第一束光源信号的差分相位信息，并传到工控机中进行分析；所述第二束光源反馈到功率探测单元，所述功率控制单元探测进入120度相差干涉仪的光功率是否维持同一水平；所述功率控制单元输出的第二束光源通过反馈控制单元比较设定光功率与反馈回来的光功率是否相等，不相等时，则反馈控制单元主动反馈更改掺铒光纤放大器的增益系数。
优选地，所述待测微弱激光光源1为经过长光纤链路之后的微弱激光信号或者其他微弱光信号。
优选地，所述待测微弱激光光源1为商用光纤布拉格分布反馈式光纤激光器经过100km光纤链路之后的信号光，其功率为-60dBm。
优选地，所述工控机分析由120度相差干涉仪4得到的差分相位信息，并进一步得到相位相关的其他相频噪声参数。
有益效果：（1）本发明通过将放大后的光信号经耦合器进行分为第一束光源和第二束光源，第一束光源直接入射120度相差干涉仪内，可以不受限于入射光的大小，可以实现微弱光信号的测量，可以更好地应用于光纤光频传递，相干光通信等领域；本发明通过外部控制入射120度相差干涉仪的功率而不改变激光信号原始的相频噪声特性，实现微弱光信号的相频噪声特性测试，有利于研究微弱光信号对于整个***性能的影响；
（2）本发明结合微弱激光信号放大技术以及基于120度相差干涉仪的单频激光器相频噪声特性测试技术，通过反馈控制单元控制进入测试***的光功率的大小，提高了测试***的信噪比，更全面准确地表征了微弱激光信号的相频噪声特性。
附图说明
图1为本发明所述测量技术的结构框图；
其中，1-待测微弱激光光源；2-掺铒光纤放大器；3-耦合器；31-第一束光源；32-第二束光源；4-120度相差干涉仪；5-功率探测单元；6-反馈控制单元；7-工控机。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：一种微弱激光信号相频噪声特性测量技术，包括待测微弱激光光源1、掺饵光纤放大器、耦合器3、120度相差干涉仪4以及工控机7；待测微弱激光光源11为经过长光纤链路之后的微弱激光信号或者其他微弱光信号，本实施例中，待测微弱激光光源11为商用光纤布拉格分布反馈式光纤激光器经过100km光纤链路之后的信号光，其功率为-60dBm，待测微弱激光光源1通过掺饵光纤放大器放大光源的微弱信号，经过放大的光源信号通过耦合器3分为两束光源，第一束光源31用于测试待测微弱激光光源1的相频噪声特性，第二束光源32用于将放大后的光源信号反馈到功率探测单元5，保证入射到120度相差干涉仪4的光功率维持同一水平；第一束光源31入射到120度相差干涉仪4上，120度相差干涉仪4用于解调第一束光源31信号的差分相位信息，并传到工控机7中进行分析，工控机7分析由120度相差干涉仪4得到的差分相位信息，并进一步得到相位相关的其他相频噪声参数；第二束光源32反馈到功率探测单元5，功率控制单元探测进入120度相差干涉仪4的光功率是否维持同一水平；功率控制单元输出的第二束光源32通过反馈控制单元6比较设定光功率与反馈回来的光功率是否相等，不相等时，则反馈控制单元6主动反馈更改掺铒光纤放大器2的增益系数。
利用本发明进行具体操作步骤如下：
1. 测量待测微弱激光光源1的功率；
2. 根据待测微弱激光光源1的功率调节掺铒光纤放大器2的增益系数，测量耦合器3输出第二束光源32的光信号，保证入射到120度相差干涉仪4的光功率为10dBm；
3. 根据功率探测单元5测量得到的耦合器3输出的第二束光源32的光信号的值，通过反馈控制单元6主动反馈更改掺铒光纤放大器2的增益系数；
4.工控机7分析计算120度相差干涉仪4得到的差分相位信息，并且根据相频噪声参量之间的关系得到相位相关的其他噪声参数。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (4)

1.一种微弱激光信号相频噪声特性测量技术，其特征在于：包括待测微弱激光光源、掺饵光纤放大器、耦合器、120度相差干涉仪以及工控机；所述待测微弱激光光源通过掺饵光纤放大器放大光源的微弱信号，经过放大的光源信号通过耦合器分为两束光源，第一束光源用于测试待测微弱激光光源的相频噪声特性，第二束光源用于将放大后的光源信号反馈到功率探测单元，保证入射到120度相差干涉仪的光功率维持同一水平；第一束光源入射到120度相差干涉仪上，所述120度相差干涉仪用于解调第一束光源信号的差分相位信息，并传到工控机中进行分析；所述第二束光源反馈到功率探测单元，所述功率控制单元探测进入120度相差干涉仪的光功率是否维持同一水平；所述功率控制单元输出的第二束光源通过反馈控制单元比较设定光功率与反馈回来的光功率是否相等，不相等时，则反馈控制单元主动反馈更改掺铒光纤放大器的增益系数。
2.根据权利要求1所述的一种微弱激光信号相频噪声特性测量技术，其特征在于：所述待测微弱激光光源1为经过长光纤链路之后的微弱激光信号或者其他微弱光信号。
3.根据权利要求2所述的一种微弱激光信号相频噪声特性测量技术，其特征在于：所述待测微弱激光光源1为商用光纤布拉格分布反馈式光纤激光器经过100km光纤链路之后的信号光，其功率为-60dBm。
4.根据权利要求1所述的一种微弱激光信号相频噪声特性测量技术，其特征在于：所述工控机分析由120度相差干涉仪4得到的差分相位信息，并进一步得到相位相关的其他相频噪声参数。
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