[发明专利]一种功率谱双特征参量提取的激光器线宽测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种功率谱双特征参量提取的激光器线宽测量方法与装置。该方法包括：将待测激光分束，其中一束激光移频、另一束激光延时，将移频和延时后的两束激光合束，探测合束光的光电流并获取其功率谱；提取功率谱的特征参量：一阶包络峰值与谷值的功率差值、零阶极小值点与中心频率的频率差值；根据提取的特征参量计算待测激光的线宽值。该装置包括：光源模块将待测激光分为第一激光和第二激光；频移模块将第一激光移频；延时模块将第二激光延时；功率谱获取模块用于探测合束光的光电流并获取其功率谱；数据处理模块用于提取特征参量，计算待测激光的线宽值。本发明可以避免现有技术中延时光纤长度测量误差导致激光器线宽测量不准确的问题。

技术领域

本发明属于激光器线宽测量领域，更具体地，涉及一种功率谱双特征参量提取的激光器线宽测量方法及装置。

背景技术

窄线宽激光器具有输出激光线宽窄、相干性好等特点，在光纤通信以及光纤传感等领域受到广泛关注。在光纤通信系统中本振光源的线宽即相位噪声特性，直接影响相干解调后相位信息的有效提取。随着系统中使用的调制格式越来越高级，对光源相位噪声即线宽的要求越来越严格，线宽大小开始从1MHz量级向10kHz甚至100Hz量级演变。常规的基于延时自外差技术的激光器线宽测量方法，在待测激光线宽很窄的条件下需要上百公里的延时光纤，这不仅会使整个测量系统具有很大的损耗，也会引入极大的相位噪声，使测量结果产生很大的误差，不能满足现有超窄线宽激光器线宽测量的需求。

期刊文献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.)公开了一种相干包络幅度检测的超窄线宽激光器线宽测量的方法，该方法采用一段较短的光纤作为延时光纤，提取功率谱一阶包络峰值与谷值的功率差值并通过一定的算法计算得到待测激光的线宽值。在这种方法中，需要准确地获得延时光纤的长度，而这一长度的测量往往存在一定的误差，进而使激光器线宽测量结果不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光器线宽测量方法及装置，以解决现有技术因延时光纤长度的测量误差导致激光器线宽测量不准确的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种功率谱双特征参量提取的激光器线宽测量方法，包括：

将待测激光分成两束，其中一束激光移频、另一束激光延时，将移频和延时后的激光合束，探测合束光的光电流并获取其功率谱；

提取功率谱的特征参量；

所述特征参量包括：一阶包络峰值与谷值的功率差值、零阶极小值点与中心频率的频率差值；

根据提取的特征参量计算待测激光的线宽值；

待测激光的线宽值为：

其中，ΔS_R表示功率谱中一阶包络峰值与谷值的功率差值；Δf_R表示功率谱中零阶极小值点与中心频率的频率差值；Δν表示待测激光的线宽值。

优选地，所述另一束激光使用延时光纤进行延时，延时光纤为：

其中，c表示光速大小；n表示延时光纤折射率大小；P₀表示合束光的光功率值；Δν表示待测激光的线宽值；L表示延时光纤的长度。

提取功率谱中一阶包络峰值与谷值的功率差值的方法包括：

(A)在功率谱中分别提取一阶包络峰值对应的功率值和一阶包络谷值对应的功率值；