[发明专利]探测带宽大于1THz的光信号实时矢量分析方法及装置

说明书

本发明公开了一种探测带宽大于1THz的光信号实时矢量分析方法及装置，方法为：通过时域透镜聚焦技术将待测信号的频谱映射到不同的时间位置信息；将超短光脉冲经色散充分展宽得到其时域光谱，形成啁啾扫频源；将二者输入到相干接收系统实现干涉过程及光信号到电信号转化，经数据采集处理恢复待测信号的频域强度和相位信息；再通过傅里叶逆变换，恢复其时域全光场信息。装置包括时域透镜聚焦系统，第一色散补偿光纤，第一光纤锁模激光器，光学带通滤波器，第一、第二偏振控制器，相干接收机和实时示波器。本发明实现了对带宽大于1THz的光信号的实时获取其信号时域和频域的强度及其相位的全光场信息，在大带宽多维度信息测量应用场景中有重要的意义。

技术领域

本发明涉及带宽大于1THz光信号实时测量技术领域，特别涉及对带宽大于1THz信号的强度和相位信息同时实时获取分析。

背景技术

随着飞秒锁模激光器的出现以及高速、大容量光通信技术的高速发展，对于高速信号的实时测量表征成为了迫切需要解决的科学问题。同时，光通信高级调制格式信号的表征、任意波形以及非重复性事件的获取分析，将光信号的分析复杂性推到了新的高度，这对光信号的测量处理提出了更高的要求。

传统的将光信号通过光电探测器转换成电信号，然后利用电学系统来进行信号处理的方式，对于带宽大于100GHz的光信号难以实现实时测量观测，通常也仅能获取单一维度的强度信息，并且成本也非常高昂。

传统电学分析和处理光信号的方法受限于模数、数模转换带宽、探测器带宽，因此很难应用在这种大带宽光信号实时矢量测量分析场景中。时域光学的发展则给大带宽信号测量分析开辟了一些新的途径，其中研究最为广泛的即时域成像。为了表征飞秒量级精度的超短脉冲，Rick Trebino与Dan Kane提出了频率分辨光学开关的方法，其将待测脉冲分为两束，并产生相对时间延时，利用两脉冲在非线性介质中相互作用，得到二维的时间-频率分布图，再使用二维位相重建迭代算法便可提取脉冲的强度和相位信息(D.J.Kane andR.Trebino.Single-shot measurement of the intensity and phase of an arbitraryultrashort pulse by using frequency-resolved optical gating.Optics Letters,1993,vol.18,no.10,823-825)。但是其测量时间窗口范围通常仅有几十皮秒，并且测量帧率也非常受限，因此无法实现实时超快的测量。