[发明专利]基于分数傅里叶变换的扫频激光本征线宽测量系统及方法

说明书

本发明提供一种基于分数傅里叶变换的扫频激光本征线宽测量系统及方法，该方法包括：S1、将扫频激光分成两路，对其中一路做延时处理，另一路作为本征信号；S2、对经延时处理后的该路扫频激光与该本征信号进行拍频，获得拍频信号；S3、将拍频信号转换为电信号；S4、对电信号进行解调，获得扫频激光的相位；S5、根据扫频激光的相位，以电信号形式重构原始的扫频激光信号；S6、对重构的扫频激光信号进行分数傅里叶变换，获得扫频激光的本征线宽。本发明可以提高扫频激光本征线宽测量准确度。

技术领域

本发明属于激光线宽测量领域，具体涉及一种基于分数傅里叶变换的扫频激光本征线宽测量系统及方法。

背景技术

激光线宽是激光器的频谱特征，它是指当激光的功率函数从峰值降低到一半时所产生的频宽，也就是它的半峰全宽。理想的激光器的线宽为0，但是由于自发辐射以及量子噪声的存在，导致激光线宽展宽。同时，激光线宽的测量是表征激光器性能的重要手段，在实际应用中，人们往往用激光线宽衡量激光器性能。在光纤通信领域中，扫频激光器线宽的性能对通信的质量、距离和速率都会产生直接的影响。

传统的线宽测量方法是首先通过解析得到其激光相位，恢复原始激光信号，然后对恢复的原始激光信号作傅里叶变换，进而得到原始激光信号的频谱并计算频谱宽度得到激光线宽，但是扫频激光器在扫频过程中激光的频率是线型变化的，其傅里叶变换得到的是一个宽带的能量发散的频谱，计算得到的线宽明显大于激光器的线宽，因而采用传统的线宽测量方法对扫频激光的本征线宽进行测量时，测量准确度较低。

发明内容

本发明提供一种基于分数傅里叶变换的扫频激光本征线宽测量系统及方法，以解决采用传统的激光线宽测量方法对扫频激光的本征线宽进行测量时，测量准确度较低的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于分数傅里叶变换的扫频激光本征线宽测量系统，包括第一耦合器、延时光纤、第二耦合器、光电探测器、采集卡和处理器，所述第一耦合器的输入端用于输入扫频激光，第一输出端通过所述延时光纤连接所述第二耦合器的第一输入端，第二输出端连接所述第二耦合器的第二输入端；所述第二耦合器的输出端连接所述光电探测器的探测端，所述光电探测器的输出端通过该采集卡连接所述处理器；

所述第一耦合器将所述扫频激光分成两路，一路传输给所述延时光纤，该路扫频激光经所述延时光纤延时处理后传输给所述第二耦合器，另一路作为本征信号，直接传输给所述第二耦合器；

所述第二耦合器对经延时处理后的扫频激光与该本征信号进行拍频，获得拍频信号；所述光电探测器将所述拍频信号转换为电信号；所述采集卡对所述电信号进行采集并传输给所述处理器；

所述处理器对所述电信号进行解调，获得所述扫频激光的相位，根据所述扫频激光的相位，以电信号形式重构原始的扫频激光信号，对重构的扫频激光信号进行分数傅里叶变换，获得所述扫频激光的本征线宽。

在一种可选的实现方式中，所述处理器在对重构的扫频激光信号进行分数傅里叶变换之前，还根据所述扫频激光的相位，计算出扫频速率；并且在对重构的扫频激光信号进行分数傅里叶变换时，根据所述扫频速率，对重构的扫频激光信号进行分数傅里叶变换。

在另一种可选的实现方式中，所述处理器在对重构的扫频激光信号进行分数傅里叶变换后，获得所述扫频激光在扫频过程中的本征频谱，根据所述本征频谱获得所述扫频激光在扫频过程中的本征线宽。

在另一种可选的实现方式中，相比于对重构的扫频激光信号进行傅里叶变换，对重构的扫频激光信号进行分数傅里叶变换后，获得的本征频谱的能量更为集中。

在另一种可选的实现方式中，在扫频过程中，所述扫频激光的频率是线型变化的，所述扫频激光为线型调频信号。

在另一种可选的实现方式中，所述第一耦合器的输入端与激光器连接。