CN113607277A - 一种窄线宽激光器线宽测量***及其调解方法 - Google Patents

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CN113607277A CN202110824176.9A CN202110824176A CN113607277A CN 113607277 A CN113607277 A CN 113607277A CN 202110824176 A CN202110824176 A CN 202110824176A CN 113607277 A CN113607277 A CN 113607277A
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Abstract

本发明涉及激光器线宽测量领域，尤其涉及一种窄线宽激光器线宽测量***及其调解方法，包括分光模块、光脉冲产生模块、光纤环形器、单模光纤或弱反射点阵列、相干接收模块、信号采集和处理模块，所述分光模块分别与待测激光器和光脉冲产生模块相连，所述光脉冲产生模块与光纤环形器相连，所述光纤环形器与单模光纤或弱反射点阵列相连，所述光纤环形器还与相干接收模块相连，所述相干接收模块与信号采集和处理模块相连。本发明设计合理，不需要很长的光纤延时线，也不需要知道光纤延时线的具体长度，即可测量窄线宽激光器线宽。

Description

一种窄线宽激光器线宽测量***及其调解方法
技术领域
本发明涉及激光器线宽测量领域，尤其涉及一种窄线宽激光器线宽测量***及其调解方法。
背景技术
窄线宽激光器在相干光通信和光纤传感领域有着极其重要的作用，比如在基于相位敏感光时域反射仪(phase-sensitive optical time domain reflectometry,φ-OTDR)的分布式声波传感器(Distributed acoustic sensor,DAS)中，激光器的线宽会直接影响到DAS的应变灵敏度，激光器线宽越窄则DAS灵敏度越高。目前，分布式反馈(Distributedfeedback,DFB)激光器的线宽一般在千赫兹级别，而光纤激光器的线宽达到了百赫兹级别，这就对窄线宽激光器的线宽测量技术提出了新的要求。
光谱分析仪的精度一般在0.01nm量级，法布里-珀罗(Fabry-perot,F-P)扫描干涉仪的光频分辨率在兆赫兹量级，均难以满足上述几种窄线宽激光器的测量精度要求。基于马赫增德尔干涉仪(Mech Zehnder Interferometry,MZI)的激光器线宽测量方法，要求干涉仪的光纤延时线长度远大于激光器的相干长度，一般为6倍以上，此时干涉仪的输出信号的功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)为洛伦兹线型，其半高全宽(Full Width atHalf Maximum,FWHM)的一半即为激光器线宽大小。但这种方法的限制在于，当激光器线宽很窄，即相干长度很长时，干涉仪的光纤延时线会非常长，过长的光纤会引入较大的光功率损耗，另外过强的瑞利杂散光也会影响最终的测量精度。目前也有基于短延时线MZI的窄线宽激光器线宽测量方法，但需要精确知道延时线的长度，这也限制了该方法的测量精度。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种基于光纤反射仪的窄线宽激光器线宽测量***及其调解方法。
为实现上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种窄线宽激光器线宽测量***，包括分光模块、光脉冲产生模块、光纤环形器、单模光纤或弱反射点阵列、相干接收模块、信号采集和处理模块，所述分光模块分别与待测激光器和光脉冲产生模块相连，所述光脉冲产生模块与光纤环形器相连，所述光纤环形器与单模光纤或弱反射点阵列相连，所述光纤环形器还与相干接收模块相连，所述相干接收模块与信号采集和处理模块相连。
进一步地，所述分光模块为光纤耦合器。
进一步地，所述光脉冲产生模块包括：电信号发生器，电信号放大器，光调制器和光放大器，所述电信号发生器与电信号放大器相连，所述电信号放大器与光调制器相连，所述光调制器分别与分光模块和光放大器相连。
进一步地，所述相干接收模块包括分光比50/50光纤耦合器和光电探测器，所述50/50光纤耦合器分别与分光模块和光纤环形器相连。
进一步地，所述信号采集和处理模块包块数据采集卡和数据处理器，所述数据采集卡分别与相干接收模块和数据处理器相连。
待测激光器产生的功率和频率恒定的激光被分光模块分为两路，一路有着较高的光功率，作为种子光进入光脉冲产生模块，另一路有着较低的光功率，作为本地光进入相干接收模块；光脉冲产生模块将上述种子光调制为高功率的光脉冲串，光脉冲经过光纤环形器进入到弱反射点阵列或单模光纤；同时，光脉冲产生模块向信号采集和处理模块发送触发信号；在高功率的光脉冲串激励下，弱反射点阵列上每一个反射点都会产生背向散射光，或者普通单模光纤上的瑞利散射点也会产生背向散射光，背向散射光经过光纤环形器返回相干接收模块；背向散射光与本地光在相干接收模块中干涉，干涉信号被光电转换为电流信号I(t)；最后信号采集和处理模块对电流信号采集得到I(k),并作数据处理。
所述光脉冲串包括N个脉冲宽度为τp、脉冲重复周期为Tc、移频f0的光脉冲。
所述弱反射点阵列的反射点间距需大于cτp/2，其中c为光在光纤中的速度。
一种窄线宽激光器线宽测量***的解调方法，包括以下步骤：
步骤一、数据采集卡采集到来自某一个光脉冲的电流信号{I(k)；k＝1,...,K}，K由数据采集卡的光脉冲重复周期除以采样率得到；数据处理器利用希尔伯特变换得到该电信号的正交信号{Q(k)；k＝1,...,K}，再通过欧拉公式合成为复数信号
Figure BDA0003173032380000031
其中j为复数标志；因为一共有N个光脉冲，按发射时间顺序排序将它们对应的复数信号标记为
Figure BDA0003173032380000032
如果使用的是普通单模光纤，所述复数信号将会存在严重的干涉衰落和偏振衰落，即在有些k值处，
Figure BDA0003173032380000033
的模非常小，在加性噪声的影响下，提取复数信号的相位时，会产生非常大的噪声，影响线宽的测量，因此需要额外的处理步骤去除衰落噪声。如果使用的是弱反射点阵列，则不存在衰落问题，可以跳过下述的步骤二，直接将复数信号
Figure BDA0003173032380000034
定义为综合复数信号
Figure BDA0003173032380000035
步骤二、取由第一个光脉冲得到复数信号的共轭
Figure BDA0003173032380000036
作为参考，将所有的N个光脉冲得到的复数信号作相位旋转处理，得到相位旋转后的复数信号
Figure BDA0003173032380000037
对相位旋转后的复数信号做滑动平均处理，滑动平均的点数为L个点，即可得到干涉衰落和偏振衰落缓解的综合复数信号
Figure BDA0003173032380000038
步骤三、取综合复数信号的相位项，得到相位信号{φ(n,k)＝angle[R(n,k)]；n＝1,…,N；k＝1,…,K}。其中angle表示角度。
步骤四、对上一步骤得到的N个相位信号各点处求方差，得到一条相位方差信号，
Figure BDA0003173032380000039
对相位方差信号做线性拟合，拟合后的斜率2π·△v，激光器线宽为△v。
上述步骤四的科学原理解释如下，激光器输出的光电场表达式为
Figure BDA0003173032380000041
式中j为
Figure BDA0003173032380000042
E0为电场振幅，ω0为激光器的中心角频率，
Figure BDA0003173032380000043
为相位随机起伏，导致了激光器线宽展宽，其中t为时间，根据激光原理分析可知，
Figure BDA0003173032380000044
是维纳过程，即一种平稳的独立增量随机过程，其增量
Figure BDA0003173032380000045
服从高斯分布
Figure BDA0003173032380000046
参数△v定义为激光器线宽。因此得到
Figure BDA0003173032380000047
的方差和s，即可求得激光器线宽，但s值很难精确获得，会影响测量结果。另一种办法是得到
Figure BDA0003173032380000048
的方差与s之间的函数关系(是线性关系)，通过计算斜率，即可求得激光器线宽。单模光纤上的某一个瑞利散射点或弱反射点阵列上的某一弱反射点返回的RBS与LO的拍频信号表达式为
Figure BDA0003173032380000049
式中，A为振幅，W为矩形窗函数,窗函数持续时间范围为[s,s+τp]，s为光从光纤入射端到该反射点的往返传输时间。通过希尔伯特变换，可以计算得到I(t)的相位项，假设***状态稳定，则相位项为
Figure BDA00031730323800000410
式中C为相位常数。因为不同位置处的散射点对应的s不同，所以计算整根光纤上各个位置处散射点返回的RBS与LO拍频信号的相位项，并计算相位方差，就可以得到
Figure BDA00031730323800000411
与s之间的线性函数关系，通过计算相位方差的斜率，即可得到激光器的线宽Δv。
本发明的优点在于：
与现有技术相比，本发明可以使用较短的光纤实现对窄线宽激光器线宽的测量，而且不需要知道光纤的精确长度。
与现有技术采用干涉仪测量线宽相比，本发明不需要很长的光纤延时线，可采用短光纤进行测量。
附图说明
图1为基于光纤反射仪的激光器线宽测量***图。
图2为实施例1输出的相位信号。
图3为实施例1输出的相位方差信号。
图1中，1-待测激光器，2-90/10光纤耦合器，3-电信号发生器，4-电信号放大器，5-光调制器，6-光放大器，7-光纤环形器，8-单模光纤或弱反射点阵列，9-50/50光纤耦合器，10-光电探测器，11-数据采集卡，12-数据处理器。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种窄线宽激光器线宽测量***包括分光模块、光脉冲产生模块、光纤环形器7、单模光纤或弱反射点阵列8、相干接收模块、信号采集和处理模块，所述分光模块分别与待测激光器1和光脉冲产生模块相连，所述光脉冲产生模块与光纤环形器7相连，所述光纤环形器7与单模光纤或弱反射点阵列8相连，所述光纤环形器7还与相干接收模块相连，所述相干接收模块与信号采集和处理模块相连。为了提高***性能，***可以全部使用保偏光纤和保偏光器件，但会导致成本上升。
进一步地，所述分光模块为光纤耦合器，其中优选为分光比90/10光纤耦合器2。
进一步地，所述光脉冲产生模块包括：电信号发生器3，电信号放大器4，光调制器5和光放大器6，所述电信号发生器3与电信号放大器4相连，所述电信号放大器4与光调制器5相连，所述光调制器5分别与分光模块和光放大器6相连。
进一步地，所述相干接收模块包括分光比50/50光纤耦合器9和光电探测器10，所述50/50光纤耦合器9分别与分光模块和光纤环形器7相连。
进一步地，所述信号采集和处理模块包块数据采集卡11和数据处理器12，所述数据采集卡11分别与相干接收模块和数据处理器12相连。
待测激光器1产生的功率和频率恒定的激光被分光模块分为两路，一路有着较高的光功率，作为种子光进入光脉冲产生模块，另一路有着较低的光功率，作为本地光(LocalOscillator，LO)进入相干接收模块；光脉冲产生模块将上述种子光调制为高功率的光脉冲串，光脉冲经过光纤环形器7进入到弱反射点阵列或单模光纤；同时，光脉冲产生模块向信号采集和处理模块发送触发信号；在高功率的光脉冲串激励下，弱反射点阵列上每一个反射点都会产生背向散射光RBS，或者普通单模光纤上的瑞利散射点也会产生背向散射光(RBS)，背向散射光RBS经过光纤环形器7返回相干接收模块；背向散射光(RBS)与本地光在相干接收模块中干涉，干涉信号被光电转换为电流信号I(t)；最后信号采集和处理模块对电流信号采集得到I(k),并作数据处理。其中t采集的时间，k表示采集的数字序号。
所述光脉冲串包括N个脉冲宽度为τp、脉冲重复周期为Tc、移频f0的光脉冲。
所述弱反射点阵列的反射点间距需大于cτp/2，其中c为光在光纤中的速度，约为2×108m/s，弱反射点的反射率优选为-40dB。使用弱反射点阵列可以提高信噪比，且没有衰落噪声的影响，但是使用弱反射点阵列会提高***成本；使用单模光纤会更加便宜方便，但由于瑞利散射较弱，信噪比较低，而且会受到衰落噪声影响，需要用额外的算法解决衰落问题。
实施例2
一种窄线宽激光器线宽测量***的解调方法，包括以下步骤：
步骤一、数据采集卡11采集到来自某一个光脉冲的电流信号{I(k)；k＝1,...,K}，K由数据采集卡11的光脉冲重复周期除以采样率得到；数据处理器12利用希尔伯特变换得到该电信号的正交信号{Q(k)；k＝1,...,K}，再通过欧拉公式合成为复数信号
Figure BDA0003173032380000071
其中j为复数标志；因为一共有N个光脉冲，按发射时间顺序排序将它们对应的复数信号标记为
Figure BDA0003173032380000072
如果使用的是普通单模光纤，所述复数信号将会存在严重的干涉衰落和偏振衰落，即在有些k值处，
Figure BDA0003173032380000073
的模非常小，在加性噪声的影响下，提取复数信号的相位时，会产生非常大的噪声，影响线宽的测量，因此需要额外的处理步骤去除衰落噪声。如果使用的是弱反射点阵列，则不存在衰落问题，可以跳过下述的步骤二，直接将复数信号
Figure BDA0003173032380000074
定义为综合复数信号
Figure BDA0003173032380000075
步骤二、取由第一个光脉冲得到复数信号的共轭
Figure BDA0003173032380000076
作为参考，将所有的N个光脉冲得到的复数信号作相位旋转处理，得到相位旋转后的复数信号
Figure BDA0003173032380000077
对相位旋转后的复数信号做滑动平均处理，滑动平均的点数为L个点，即可得到干涉衰落和偏振衰落缓解的综合复数信号
Figure BDA0003173032380000078
步骤三、取综合复数信号的相位项，得到相位信号{φ(n,k)＝angle[R(n,k)]；n＝1,…,N；k＝1,…,K}。其中angle表示角度。
步骤四、对上一步骤得到的N个相位信号各点处求方差，得到一条相位方差信号，
Figure BDA0003173032380000079
对相位方差信号做线性拟合，拟合后的斜率2π·△v，激光器线宽为△v。
上述步骤四的科学原理解释如下，激光器输出的光电场表达式为
Figure BDA0003173032380000081
式中j为
Figure BDA0003173032380000082
E0为电场振幅，ω0为激光器的中心角频率，
Figure BDA0003173032380000083
为相位随机起伏，导致了激光器线宽展宽，其中t为时间，根据激光原理分析可知，
Figure BDA0003173032380000084
是维纳过程，即一种平稳的独立增量随机过程，其增量
Figure BDA0003173032380000085
服从高斯分布
Figure BDA0003173032380000086
参数△v定义为激光器线宽。因此得到
Figure BDA0003173032380000087
的方差和s，即可求得激光器线宽，但s值很难精确获得，会影响测量结果。另一种办法是得到
Figure BDA0003173032380000088
的方差与s之间的函数关系是线性关系，通过计算斜率，即可求得激光器线宽。单模光纤上的某一个瑞利散射点或弱反射点阵列上的某一弱反射点返回的RBS与LO的拍频信号表达式为
Figure BDA0003173032380000089
式中，A为振幅，W为矩形窗函数,窗函数持续时间范围为[s,s+τp]，s为光从光纤入射端到该反射点的往返传输时间。通过希尔伯特变换，可以计算得到I(t)的相位项，假设***状态稳定，则相位项为
Figure BDA00031730323800000810
式中C为相位常数。因为不同位置处的散射点对应的s不同，所以计算整根光纤上各个位置处散射点返回的RBS与LO拍频信号的相位项，并计算相位方差，就可以得到
Figure BDA00031730323800000811
与s之间的线性函数关系，通过计算相位方差的斜率，即可得到激光器的线宽Δv。
实施例3
如图1所示，本实施例包括：待测激光器1、分光模块、光脉冲产生模块、光纤环形器7、普通的单模光纤8、相干接收模块、信号采集和处理模块。
所述的分光模块为90/10光纤耦合器2。
所述的光脉冲产生模块包括：电信号发生器3，电信号放大器4，声光调制器5和掺铒光纤放大器。
所述的单模光纤8长度约为1.6km。
所述的相干接收模块包括：50/50光纤耦合器9和光电探测器10。
所述的信号采集和处理模块包括：数据采集卡11和数据处理器12。
如图1所示，待测激光器1产生的功率和频率恒定的激光进入90/10光纤耦合器2的端口a，90％光从90/10光纤耦合器2的端口b输出，作为种子光进入声光调制器5中，10％光从90/10光纤耦合器2的端口c输出，作为LO进入50/50光纤耦合器9的b端口中；电信号发生器3产生500个脉冲宽度τp为100ns、脉冲周期Tc为20μs、移频f0为40MHz的正弦脉冲；同时电信号发生器3向数据采集卡11发送触发信号，触发周期与Tc相同；正弦脉冲串经过电信号放大器4放大后，输入到声光调制器5中；声光调制器5在正弦脉冲串的驱动下，将种子光调制成光脉冲串；光脉冲串经过掺铒光纤放大器的放大后，进入光纤环形器7的端口a,从光纤环形器7的端口b进入单模光纤8；在高功率的光脉冲串激励下，普通单模光纤8产生RBS，RBS进入光纤环形器7的端口b，从光纤环形器7的端口c进入50/50光纤耦合器9的端口a；RBS与本地光在50/50光纤耦合器9中干涉，干涉信号被平衡光电探测器10转换为电流信号I(t)；最后数据采集卡11对I采集得到离散的电流信号I(k)，数据处理器12对采集到的I(k)进行处理。
本实施例涉及一种基于上述***的解调方法，包括以下步骤：
步骤一、数据采集卡11采集到来自某一个光脉冲的电流信号{I(k)；k＝1,...,K}，因为光脉冲重复周期为20μs，数据采集卡11的采样率为100MSa/s，所以K＝2000；数据处理器12利用希尔伯特变换得到该电信号的正交信号{Q(k)；k＝1,...,K}，再通过欧拉公式合成为复数信号
Figure BDA0003173032380000091
因为一共有N＝500个光脉冲，按发射时间顺序排序将它们对应的复数信号标记为
Figure BDA0003173032380000092
步骤二、因为本实施例使用的是单模光纤，所以需要去衰落噪声。取由第一个光脉冲得到复数信号的共轭
Figure BDA0003173032380000093
作为参考，将所有的N个光脉冲得到的复数信号作相位旋转处理，得到相位旋转后的复数信号
Figure BDA0003173032380000094
对相位旋转后的复数信号做滑动平均处理，滑动平均的点数为L＝10个点，即可得到干涉衰落和偏振衰落缓解的综合复数信号
Figure BDA0003173032380000101
步骤三、取上一步得到的综合复数信号的相位项，得到相位信号{φ(n,k)＝angle[R(n,k)]；n＝1,…,N；k＝1,…,K}，得到的500个相位信号如图2所示。
步骤四、对上一步骤得到的N条相位曲线各点处求方差，得到一条相位方差信号，
Figure BDA0003173032380000102
计算得到的相位方差信号如图3所示。相位方差信号的斜率即为激光器的线宽，计算得到△v＝162Hz。
待测激光器的说明书标明，在120μs的积分时间下，线宽约为100Hz，该实施例中测量结果为162Hz，测量值偏大的原因可能是，测量***的隔离效果不理想，受环境影响待测激光器中心频率会发生偏移。

Claims (12)

1.一种窄线宽激光器线宽测量***，其特征在于：包括分光模块、光脉冲产生模块、光纤环形器(7)、单模光纤或弱反射点阵列(8)、相干接收模块、信号采集和处理模块，所述分光模块分别与待测激光器(1)和光脉冲产生模块相连，所述光脉冲产生模块与光纤环形器(7)相连，所述光纤环形器(7)与单模光纤或弱反射点阵列(8)相连，所述光纤环形器(7)还与相干接收模块相连，所述相干接收模块与信号采集和处理模块相连。
2.根据权利要求1所述的一种窄线宽激光器线宽测量***，其特征在于：所述分光模块为光纤耦合器。
3.根据权利要求2所述的一种窄线宽激光器线宽测量***，其特征在于：所述光脉冲产生模块包括：电信号发生器(3)，电信号放大器(4)，光调制器(5)和光放大器(6)，所述电信号发生器(3)与电信号放大器(4)相连，所述电信号放大器(4)与光调制器(5)相连，所述光调制器(5)分别与分光模块和光放大器(6)相连。
4.根据权利要求3所述的一种窄线宽激光器线宽测量***，其特征在于：所述相干接收模块包括分光比50/50光纤耦合器(9)和光电探测器(10)，所述50/50光纤耦合器(9)分别与分光模块和光纤环形器(7)相连。
5.根据权利要求4所述的一种窄线宽激光器线宽测量***，其特征在于：所述信号采集和处理模块包块数据采集卡(11)和数据处理器(12)，所述数据采集卡(11)分别与相干接收模块和数据处理器(12)相连。
6.根据权利要求5所述的一种窄线宽激光器线宽测量***，其特征在于：待测激光器(1)产生的功率和频率恒定的激光被分光模块分为两路，一路有着较高的光功率，作为种子光进入光脉冲产生模块，另一路有着较低的光功率，作为本地光进入相干接收模块；光脉冲产生模块将上述种子光调制为高功率的光脉冲串，光脉冲经过光纤环形器(7)进入到弱反射点阵列或单模光纤；同时，光脉冲产生模块向信号采集和处理模块发送触发信号；在高功率的光脉冲串激励下，弱反射点阵列上每一个反射点都会产生背向散射光，或者普通单模光纤上的瑞利散射点也会产生背向散射光，背向散射光经过光纤环形器(7)返回相干接收模块；背向散射光与本地光在相干接收模块中干涉，干涉信号被光电转换为电流信号I(t)；最后信号采集和处理模块对电流信号采集得到I(k),并作数据处理，其中t表示采集的时间，k表示采集的数字序号。
7.根据权利要求6所述的一种窄线宽激光器线宽测量***，其特征在于：所述光脉冲串包括N个脉冲宽度为τp、脉冲重复周期为Tc、移频f0的光脉冲。
8.根据权利要求7所述的一种窄线宽激光器线宽测量***，其特征在于：所述弱反射点阵列的反射点间距需大于cτp/2，其中c为光在光纤中的速度。
9.一种窄线宽激光器线宽测量***的解调方法，其特征在于：包括以下步骤：
数据处理器(12)通过希尔伯特变换将采集到的电流信号I(k)转为正交信号Q(k)，再利用欧拉公式得到复数信号
Figure FDA0003173032370000021
如果使用的是弱反射点阵列，则综合复数信号
Figure FDA0003173032370000022
就是
Figure FDA0003173032370000023
如果使用的是单模光纤，则需要去衰落噪声算法：取由第一个光脉冲得到复数信号的共轭作为参考，将所有的N个光脉冲得到的复数信号作相位旋转处理，得到相位旋转后的复数信号；对相位旋转后的复数信号做滑动平均处理，即可得到衰落噪声缓解的综合复数信号
Figure FDA0003173032370000024
取综合复数信号的相位项，得到相位信号；计算相位信号各个时间处的方差，得到相位方差信号；对相位方差信号做线性拟合，再计算斜率，经转换后得到激光器线宽。
10.根据权利要求9所述的一种窄线宽激光器线宽测量***的解调方法，其特征在于：具体步骤为
步骤一、数据采集卡(11)采集到来自某一个光脉冲的电流信号{I(k)；k＝1,...,K}，k表示采集的数字序号，K由数据采集卡(11)的光脉冲重复周期除以采样率得到；数据处理器(12)利用希尔伯特变换得到该电信号的正交信号{Q(k)；k＝1,...,K}，再通过欧拉公式合成为复数信号
Figure FDA0003173032370000025
其中j为复数标志；因为一共有N个光脉冲，按发射时间顺序排序将它们对应的复数信号标记为
Figure FDA0003173032370000026
步骤二、如果使用的是普通单模光纤，需要额外的处理步骤去除衰落噪声，取由第一个光脉冲得到复数信号的共轭
Figure FDA0003173032370000027
作为参考，将所有的N个光脉冲得到的复数信号作相位旋转处理，得到相位旋转后的复数信号
Figure FDA0003173032370000031
对相位旋转后的复数信号做滑动平均处理，滑动平均的点数为L个点，即可得到干涉衰落和偏振衰落缓解的综合复数信号
Figure FDA0003173032370000032
如果使用的是弱反射点阵列，直接将复数信号
Figure FDA0003173032370000033
定义为综合复数信号
Figure FDA0003173032370000034
步骤三、取综合复数信号的相位项，得到相位信号{φ(n,k)＝angle[R(n,k)]；n＝1,…,N；k＝1,…,K}，其中angle表示角度；
步骤四、对上一步骤得到的N个相位信号各点处求方差，得到一条相位方差信号，
Figure FDA0003173032370000035
对相位方差信号做线性拟合，拟合后的斜率2π·△v，激光器线宽为△v。
11.根据权利要求10所述的一种窄线宽激光器线宽测量***的解调方法，其特征在于：所述步骤四中，激光器输出的光电场表达式为
Figure FDA0003173032370000036
式中j为
Figure FDA0003173032370000037
E0为电场振幅，ω0为激光器的中心角频率，
Figure FDA0003173032370000038
为相位随机起伏，导致了激光器线宽展宽，其中t为时间，
Figure FDA0003173032370000039
是维纳过程，其增量
Figure FDA00031730323700000310
服从高斯分布
Figure FDA00031730323700000311
参数△v定义为激光器线宽，因此得到
Figure FDA00031730323700000312
Figure FDA00031730323700000313
的方差和s，即可求得激光器线宽；或得到
Figure FDA00031730323700000314
的方差与s之间的函数关系，通过计算斜率，即可求得激光器线宽。
12.根据权利要求11所述的一种窄线宽激光器线宽测量***的解调方法，其特征在于：单模光纤上的某一个瑞利散射点或弱反射点阵列上的某一弱反射点返回的背向散射光与本地光的拍频信号表达式为
Figure FDA00031730323700000315
式中，A为振幅，W为矩形窗函数,窗函数持续时间范围为[s,s+τp]，s为光从光纤入射端到该反射点的往返传输时间；通过希尔伯特变换，可以计算得到I(t)的相位项，假设***状态稳定，则相位项为
Figure FDA0003173032370000041
式中C为相位常数，因为不同位置处的散射点对应的s不同，所以计算整根光纤上各个位置处散射点返回背向散射光与本地光拍频信号的相位项，并计算相位方差，就可以得到
Figure FDA0003173032370000042
与s之间的线性函数关系，通过计算相位方差的斜率，即可得到激光器的线宽Δv。
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