[发明专利]一种光异步采样信号测量的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学测量领域，尤其涉及一种光异步采样信号测量的方法和系统。

背景技术

光异步采样技术是采用两个频率精确锁定但略有差别的光频梳，通过利用两个频率之间的微小的频率差实现与采样示波器原理类似的高精度时域“等效采样”信号的测量方法。

光异步采样技术已经应用于泵浦-探测，太赫兹时域光谱，测距等领域。但是之前的研究人员所使用的光源均为两个独立的、具有一定频率差的激光器，这两个激光器需要复杂的电路反馈控制系统，才能使其保持恒定的频率差与相位锁定，系统复杂，成本高，应用困难。利用光谐振腔中存在的模式色散、偏振模色散、双折射和色度色散，可以实现一个光源输出具有不同重复频率的两个脉冲光，而且由于色散值的稳定性，这两个脉冲光的重复频率差也相当稳定。采用这种方式实现的双频率脉冲光源具有结构简单，集成化好等优点，从而使光异步采样信号测量的系统更简单易行。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种光异步采样信号测量的方法和系统。

本发明提供了一种光异步采样信号测量的方法，其特征在于，包括：

步骤1，一个脉冲光源输出两种以上不同重复频率的光脉冲序列，其中具有第一重复频率f₁的光脉冲序列为第一光脉冲序列，具有第二重复频率f₂的光脉冲序列为第二光脉冲序列，Δf为第一光脉冲序列和第二光脉冲序列的重复频率之差，即|f₁-f₂|；

步骤2，第一光脉冲序列经过信号光路变换为信号脉冲序列，第二光脉冲序列经过参考光路变换为参考脉冲序列；

步骤3，信号脉冲序列与参考脉冲序列在探测装置中相互作用，获得由f₁、f₂决定的异步采样信号；

步骤4，对获得的异步采样信号进行时间轴变换，变换公式为ΔT=ΔτΔf/f₁，其中Δτ为异步采样信号中的时间长度，ΔT为实际时间长度，从而得到时域信息，通过时域-频域变换可得到时域光谱信息。

在一个示例中，步骤2中，第一光脉冲序列经过功率控制、脉冲波形变换、偏振控制和/或二倍频变换后输入到太赫兹发射器件，由太赫兹发射器件产生的太赫兹脉冲序列经过待测物后形成信号脉冲序列，第二光脉冲序列经过功率控制、脉冲波形变换、偏振控制和/或二倍频变换后变换为参考脉冲序列；步骤3中信号脉冲序列与参考脉冲序列共同输入到太赫兹接收器件，经过光电探测器检测得到异步采样信号；步骤4中，对异步采样信号进行数据处理，得到太赫兹时域信息和/或时域光谱信息。

在一个示例中，步骤2中第一光脉冲序列经过功率控制、脉冲波形变换、偏振控制和/或二倍频变换后变换为信号脉冲序列，第二光脉冲序列经过功率控制、脉冲波形变换、偏振控制和/或二倍频变换后变换为参考脉冲序列；步骤3中信号脉冲序列与参考脉冲序列共同输入到待测物，经过光电探测器检测信号脉冲序列，得到异步采样信号；步骤4中，对异步采样信号进行数据处理，得到待测物的泵浦探测信号。

在一个示例中，步骤2中第一光脉冲序列经过功率放大、脉冲波形变换、偏振控制和波长移动后输入到待测物上，形成信号脉冲序列，第二光脉冲序列经过功率放大、脉冲波形变换、偏振控制后变换为参考脉冲序列；步骤3中获得参考脉冲序列与信号脉冲序列之间产生的时域相关信号；步骤4中，对信号进行数据处理，得到待测物的时域光谱信息。

在一个示例中，步骤2中第一光脉冲序列经过功率控制、脉冲波形变换、偏振控制和/或波长移动后分为两路，一路经过定标光路生成定标脉冲序列，另一路经过目标光路生成目标脉冲序列，定标脉冲序列与目标脉冲序列合并成为信号脉冲序列，第二光脉冲序列经过功率控制、脉冲波形变换、偏振控制和/或波长移动生成参考脉冲序列；步骤3中获得参考脉冲序列与信号脉冲序列之间产生的场强相关信号或光强相关信号；步骤4中，根据相关信号计算信号脉冲序列中目标脉冲与其前面的最近的定标脉冲之间的时间差从而测得目标光路与定标光路间的光程差。