CN111678601B - 基于光纤布里渊散射的相干光谱分析装置及方法 - Google Patents

基于光纤布里渊散射的相干光谱分析装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111678601B
CN111678601B CN202010703004.1A CN202010703004A CN111678601B CN 111678601 B CN111678601 B CN 111678601B CN 202010703004 A CN202010703004 A CN 202010703004A CN 111678601 B CN111678601 B CN 111678601B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical
fiber
signal
brillouin
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010703004.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111678601A (zh
Inventor
崔继文
张素文
党竑
孙逊
徐在斌
谭久彬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology Shenzhen
Original Assignee
Harbin Institute of Technology Shenzhen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology Shenzhen filed Critical Harbin Institute of Technology Shenzhen
Priority to CN202010703004.1A priority Critical patent/CN111678601B/zh
Publication of CN111678601A publication Critical patent/CN111678601A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111678601B publication Critical patent/CN111678601B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/45—Interferometric spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0218—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using optical fibers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

基于光纤布里渊散射的相干光谱分析测量装置及方法属于精密仪器制造和精密测试计量技术领域；所述装置结构是：掺铒光纤放大器与可调谐激光器和光耦合器连接，光耦合器与两个光环形器连接，待检光源经过光隔离器、偏振控制器、延时光纤和光环形器后接入光衰减器，光耦合器与两个光衰减器连接，平衡探测器与光耦合器和射频滤波器连接，数据采集模块与射频滤波器连接；所述测量方法是：可调谐激光器生成两束泵浦光，一束产生本振光，另一束形成光纤后向散射滤波器来对待检光滤波，滤波结果与本振光发生外差干涉，通过射频滤波器保留布里渊信号，即可复原待检光源光谱。本装置具有分辨力高、信噪比高、动态范围大以及不受镜像效应制约的特点。

Description

基于光纤布里渊散射的相干光谱分析装置及方法
技术领域
本发明属于精密仪器制造和精密测试计量技术领域，特别涉及一种基于光纤布里渊散射的相干光谱分析装置及方法。
背景技术
随着光学传感、物质分析、医疗诊断及环境监测等领域，一批具有飞米量级精细光谱响应的光子学器件(光学回音壁模式传感器、飞秒光学频率梳)的发展，对于高分辨力光谱分析装置的需求急剧增长。而在以往的光谱分析装置及方法中，基于干涉调制原理的傅里叶变换光谱仪和基于衍射色散原理的光栅光谱仪受制于分光元件的加工精度，光谱分辨力最高仅能达到皮米量级；基于外差干涉原理的相干光谱仪受到镜像效应的影响，无法区分信号光频率与本振光频率的相对大小，其光谱分辨力最高仅能达到数十纳米量级。上述光谱分析装置及方法均无法满足新型光子学器件的光谱测量需求，研究满足要求的光谱分析装置及方法已成为当前精密仪器制造和精密测试计量领域的重要议题之一。
发明内容
本发明是针对上述光谱分析装置及方法无法满足新型光子学器件的光谱测量需求的问题提出的，其目的是提供一种可用于飞米量级精细光谱测量的基于光纤布里渊散射的相干光谱分析装置及方法。
本发明的技术解决方案是：
一种基于光纤布里渊散射的相干光谱分析测量装置包括可调谐激光器、待检光源、第一光隔离器、掺铒光纤放大器EDFA、第一光耦合器、偏振控制器、第一光环形器、第一光衰减器、第一延时光纤、温度控制器、第二光耦合器、平衡探测器、射频滤波器、数据采集模块、第二光衰减器、第二延时光纤、第二光环形器和第二光隔离器；所述可调谐激光器与掺铒光纤放大器EDFA、掺铒光纤放大器EDFA与第一光耦合器的输入端口、第一光耦合器的输出端口1与第一光环形器的端口1、第一光耦合器的输出端口2与第二光环形器的端口1通过单模光纤链接；所述待检光源与第一光隔离器、第一光隔离器与偏振控制器、偏振控制器与温度控制器中的第一延时光纤、温度控制器中的第一延时光纤与第一光环形器的端口2、第一光环形器的端口3与第一光衰减器、第一光衰减器与第二光耦合器的输入端口1通过单模光纤连接；所述第二光隔离器与第二延时光纤、第二延时光纤与第二光环形器的端口2、第二光环形器的端口3与第二光衰减器、第二光衰减器与第二光耦合器的输入端口2通过单模光纤连接；所述第二光耦合器的输出端口与平衡探测器通过单模光纤连接，平衡探测器与射频滤波器、射频滤波器与数据采集模块通过电缆链接；
所述可调谐激光器、待检光源、第一光隔离器、掺铒光纤放大器EDFA、第一光耦合器、偏振控制器、第一光环形器和温度控制器中的第一延时光纤构成光纤后向散射滤波器，用于提取待检光谱信号中的布里渊信号；
所述温度控制器是根据光纤中的布里渊频移与温度成线性关系而构成的布里渊频移调节器，用于和作为本振光的布里渊后向散射光保持相同的布里渊频移量；
所述第二光耦合器、平衡探测器、射频滤波器和数据采集模块构成了外差干涉仪，用于本振光和待检光谱信号中提取的布里渊信号和瑞利信号产生干涉形成布里渊拍频光信号和瑞利拍频光信号，之后，通过射频滤波的方式分离布里渊拍频电信号和瑞利拍频电信号，对布里渊拍频电信号记录以形成待检光源的复原光谱。
一种基于光纤布里渊散射的相干光谱分析测量装置的测量方法，该方法是：所述可调谐激光器的输出光通过掺铒光纤放大器EDFA放大后由第一光耦合器分成第一束泵浦光和第二束泵浦光，第一束泵浦光用于产生本振光，第二束泵浦光用于形成光纤后向散射滤波器，所述第一束泵浦光从第二光环形器的端口1进入，经第二光环形器的端口2出射后进入第二延时光纤发生受激布里渊散射，产生的后向布里渊散射光作为本振光，该本振光从第二光环形器的端口2返回，在第二光环形器的端口3出射后接入第二光衰减器，第一束泵浦光后续传播被第二光隔离器阻断；所述第二束泵浦光从第一光环形器的端口1入射，经第一光环形器的端口2出射进入温度控制器中的第一延时光纤，在第一延时光纤中，由光纤受激布里渊散射和光纤瑞利散射形成光纤后向滤波器，该第二束泵浦光后续传播被第一光隔离器阻断，防止对待检光源形成干扰，温度控制器通过改变温度来线性调节布里渊频移量，使与本振光的布里渊频移保持相同；所述待检光源先经过第一光隔离器，再由偏振控制器调节偏振态，之后进入温度控制器中的第一延时光纤里，由光纤后向散射滤波器提取待检光谱信号中的布里渊信号和瑞利信号，所述布里渊信号、瑞利信号从第一光环形器的端口2进入，经第一光环形器的端口3出射后由第一光衰减器调节光功率的大小；经过第一光衰减器、第二光衰减器调整，本振光与提取的布里渊信号和瑞利信号在第二光耦合器中发生外差干涉产生布里渊拍频光信号和瑞利拍频光信号，通过平衡探测器将光学拍频信号转换为电学拍频信号，之后，利用射频滤波器滤除瑞利拍频电信号，仅记录增益更大的布里渊拍频电信号作为待检光谱信号中与泵浦光同频的分量的估计值，最终，调整可调谐激光器的输出光频率，使其遍历整个待检光谱信号的频率范围，数据采集模块则会依照泵浦光频率的大小只记录布里渊拍频电信号的强度，利用该结果形成待检光源的复原光谱，实现精密测量。
本发明的优点是：
(1)通过光纤后向散射滤波器对待检光源的光谱进行预滤波，其生成的布里渊信号和瑞利信号的频率与外差干涉仪中本振光的频率具有确定的关联，这使得光谱分析装置及方法不再受镜像效应的制约，光谱分辨力得到提高。
(2)通过外差干涉仪分离后向散射滤波器生成的布里渊信号和瑞利信号，由于布里渊信号和瑞利信号相较于本振光具有不同的频率差，因此，可在利用外差干涉仪将其降频为布里渊拍频电信号和瑞利拍频电信号之后，采用射频滤波器对其进行二次滤波，从而获取增益更大的布里渊拍频电信号，该设计可使光谱分析装置及方法的动态范围及信噪比得到提高。
附图说明
图1是基于光纤布里渊散射的相干光谱分析测量装置结构示意图；
图2是布里渊频移量调节器中温度变化与布里渊频移量的原理示意图
图3是光纤后向散射滤波器对待检光源的光谱进行预滤波的原理示意图
图4是外差干涉仪分离瑞利信号和布里渊信号的原理示意图
图中件号说明：1.可调谐激光器，2.待检光源，3.第一光隔离器，4.掺铒光纤放大器EDFA，5.第一光耦合器，6.偏振控制器，7.第一光环形器，8.第一光衰减器，9.第一延时光纤，10.温度控制器，11.第二光耦合器，12.平衡探测器，13.射频滤波器，14.数据采集模块，15.第二光衰减器，16.第二延时光纤，17.第二光环形器，18.第二光隔离器；a.待检光谱信号，b.第一束泵浦光，c.第二束泵浦光，d.本振光，e.布里渊信号，f.瑞利信号，h.布里渊拍频光信号，i.瑞利拍频光信号；a’.待检光源的复原光谱，h’.布里渊拍频电信号，i’.瑞利拍频电信号。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述：
1.一种基于光纤布里渊散射的相干光谱分析测量装置，其特征在于：包括可调谐激光器(1)、待检光源(2)、第一光隔离器(3)、掺铒光纤放大器EDFA(4)、第一光耦合器(5)、偏振控制器(6)、第一光环形器(7)、第一光衰减器(8)、第一延时光纤(9)、温度控制器(10)、第二光耦合器(11)、平衡探测器(12)、射频滤波器(13)、数据采集模块(14)、第二光衰减器(15)、第二延时光纤(16)、第二光环形器(17)和第二光隔离器(18)；所述可调谐激光器(1)与掺铒光纤放大器EDFA(4)、掺铒光纤放大器EDFA(4)与第一光耦合器(5)的输入端口、第一光耦合器(5)的输出端口1与第一光环形器(7)的端口1、第一光耦合器(5)的输出端口2与第二光环形器(17)的端口1通过单模光纤链接；所述待检光源(2)与第一光隔离器(3)、第一光隔离器(3)与偏振控制器(6)、偏振控制器(6)与温度控制器(10)中的第一延时光纤(9)、温度控制器(10)中的第一延时光纤(9)与第一光环形器(7)的端口2、第一光环形器(7)的端口3与第一光衰减器(8)、第一光衰减器(8)与第二光耦合器(11)的输入端口1通过单模光纤连接；所述第二光隔离器(18)与第二延时光纤(16)、第二延时光纤(16)与第二光环形器(17)的端口2、第二光环形器(17)的端口3与第二光衰减器(15)、第二光衰减器(15)与第二光耦合器(11)的输入端口2通过单模光纤连接；所述第二光耦合器(11)的输出端口与平衡探测器(12)通过单模光纤连接，平衡探测器(12)与射频滤波器(13)、射频滤波器(13)与数据采集模块(14)通过电缆链接；
所述可调谐激光器(1)、待检光源(2)、第一光隔离器(3)、掺铒光纤放大器EDFA(4)、第一光耦合器(5)、偏振控制器(6)、第一光环形器(7)和温度控制器(10)中的第一延时光纤(9)构成光纤后向散射滤波器，用于提取待检光谱信号(a)中的布里渊信号(e)；
所述温度控制器(10)是根据单模光纤中的布里渊频移与温度成线性关系而构成的布里渊频移调节器，用于和作为本振光(d)的布里渊后向散射光保持相同的布里渊频移量；
所述第二光耦合器(11)、平衡探测器(12)、射频滤波器(13)和数据采集模块(14)构成了外差干涉仪，用于使布里渊信号(e)和瑞利信号(f)同本振光(d)产生干涉形成布里渊拍频光信号(h)和瑞利拍频光信号(i)，之后，通过射频滤波的方式分离布里渊拍频电信号(h’)和瑞利拍频电信号(i’)，对布里渊拍频电信号(h’)记录以形成待检光源的复原光谱(a’)。
一种基于光纤布里渊散射的相干光谱分析测量装置的测量方法，该方法是：所述可调谐激光器(1)的输出光通过掺铒光纤放大器EDFA(4)放大后由第一光耦合器(5)分成第一束泵浦光(b)和第二束泵浦光(c)，第一束泵浦光(b)用于产生本振光(d)，第二束泵浦光(c)用于形成光纤后向散射滤波器，所述第一束泵浦光(b)从第二光环形器(17)的端口1进入，经第二光环形器(17)的端口2出射后进入第二延时光纤(16)发生受激布里渊散射，产生的后向布里渊散射光作为本振光(d)，该本振光(d)从第二光环形器(17)的端口2返回，在第二光环形器(17)的端口3出射后接入第二光衰减器(15)，第一束泵浦光(b)后续传播被第二光隔离器(18)阻断；所述第二束泵浦光(c)在第一光环形器(7)的端口1入射，经第一光环形器(7)的端口2进入温度控制器(10)中的第一延时光纤(9)，在第一延时光纤(9)中，由光纤受激布里渊散射和光纤瑞利散射形成光纤后向滤波器，第二束泵浦光(c)后续传播被第一光隔离器(3)阻断，防止对待检光源(2)形成干扰，温度控制器(10)通过改变温度来线性调节布里渊频移量，使与本振光(d)的布里渊频移保持相同；所述待检光源(2)先经过第一光隔离器(3)，再由偏振控制器(6)调节偏振态，之后进入温度控制器(10)中的第一延时光纤(9)里，由光纤后向散射滤波器提取待检光谱信号(a)中的布里渊信号(e)和瑞利信号(f)，所述布里渊信号(e)、瑞利信号(f)从第一光环形器(7)的端口2进入，在第一光环形器(7)的端口3出射由第一光衰减器(8)调节光功率大小；经过第一光衰减器、第二光衰减器调整，本振光(d)与提取的布里渊信号(e)和瑞利信号(f)在第二光耦合器(11)中发生外差干涉产生布里渊拍频光信号(h)和瑞利拍频光信号(i)，通过平衡探测器(12)将光学拍频信号转换为电学拍频信号，之后，利用射频滤波器(13)滤除其中的瑞利拍频电信号(i’)，仅保留增益更大的布里渊拍频电信号(h’)，最终，调整可调谐激光器(1)的输出光频率，使其遍历整个待检光谱信号(a)的频率范围，数据采集模块(14)则会依照泵浦光频率的大小只记录布里渊拍频电信号(h’)的强度，利用该结果形成待检光源的复原光谱(a’)，实现精密测量。
本发明的工作过程如下：
基于光纤布里渊散射的相干光谱分析测量过程，如图1所示，可调谐激光器(1)发出的光通过掺铒光纤放大器EDFA(4)放大后由第一光耦合器(5)分成第一束泵浦光(b)和第二束泵浦光(c)，第一束泵浦光(b)用于产生本振光(d)，第二束泵浦光(c)用于产生光纤后向散射滤波器，所述第一束泵浦光(b)从第二光环形器(17)的端口1进入，在第二光环形器(17)的端口2出射后进入第二延时光纤(16)发生受激布里渊散射，产生的后向布里渊散射光作为本振光(d)，该本振光(d)从第二光环形器(17)的端口2返回，在第二光环形器(17)的端口3出射后接入第二光衰减器(15)，其中，该泵浦光(b)后续传播被第二光隔离器(18)阻断；所述第二束泵浦光(c)在第一光环形器(7)的端口1入射，从第一光环形器(7)的端口2进入到温度控制器(10)中的第一延时光纤(9)，在第一延时光纤(9)中，由光纤受激布里渊散射和光纤瑞利散射形成光纤后向滤波器，第二束泵浦光(c)后续传播被第一光隔离器(3)阻断，防止对待检光源(2)形成干扰，如图2所示，温度控制器(10)通过改变温度来线性调节布里渊频移量，使与本振光(d)的布里渊频移保持相同；所述待检光源(2)先经过第一光隔离器(3)，再由偏振控制器(6)调节偏振态，之后进入温度控制器(10)中的第一延时光纤(9)里，如图3所示，由光纤后向散射滤波器提取待检光谱信号(a)中的布里渊信号(e)和瑞利信号(f)，所述布里渊信号(e)、瑞利信号(f)从第一光环形器(7)的端口2进入，在第一光环形器(7)的端口3出射由第一光衰减器(8)调节光功率大小；经过第一光衰减器(8)、第二光衰减器(15)调整，本振光(d)与提取的布里渊信号(e)和瑞利信号(f)在第二光耦合器(11)中发生外差干涉产生布里渊拍频光信号(h)和瑞利拍频光信号(i)，通过平衡探测器(12)将光学拍频信号转换为电学拍频信号，之后，如图4所示，利用射频滤波器(13)滤除其中的瑞利拍频电信号(i’)，仅记录增益更大的布里渊拍频电信号(h’)作为待检光谱信号(a)中与泵浦光同频的分量的估计值，最终，调整可调谐激光器(1)的输出光频率，使其遍历整个待检光谱信号(a)的频率范围，数据采集模块(14)则会依照泵浦光频率的大小只记录布里渊拍频电信号(h’)的强度，利用该结果形成待检光源的复原光谱(a’)，实现精密测量。

Claims (2)

1.一种基于光纤布里渊散射的相干光谱分析测量装置，其特征在于：包括可调谐激光器(1)、待检光源(2)、第一光隔离器(3)、掺铒光纤放大器EDFA(4)、第一光耦合器(5)、偏振控制器(6)、第一光环形器(7)、第一光衰减器(8)、第一延时光纤(9)、温度控制器(10)、第二光耦合器(11)、平衡探测器(12)、射频滤波器(13)、数据采集模块(14)、第二光衰减器(15)、第二延时光纤(16)、第二光环形器(17)和第二光隔离器(18)；所述可调谐激光器(1)与掺铒光纤放大器EDFA(4)、掺铒光纤放大器EDFA(4)与第一光耦合器(5)的输入端口、第一光耦合器(5)的输出端口1与第一光环形器(7)的端口1、第一光耦合器(5)的输出端口2与第二光环形器(17)的端口1通过单模光纤链接；所述待检光源(2)与第一光隔离器(3)、第一光隔离器(3)与偏振控制器(6)、偏振控制器(6)与温度控制器(10)中的第一延时光纤(9)、温度控制器(10)中的第一延时光纤(9)与第一光环形器(7)的端口2、第一光环形器(7)的端口3与第一光衰减器(8)、第一光衰减器(8)与第二光耦合器(11)的输入端口1通过单模光纤连接；所述第二光隔离器(18)与第二延时光纤(16)、第二延时光纤(16)与第二光环形器(17)的端口2、第二光环形器(17)的端口3与第二光衰减器(15)、第二光衰减器(15)与第二光耦合器(11)的输入端口2通过单模光纤连接；所述第二光耦合器(11)的输出端口与平衡探测器(12)通过单模光纤连接，平衡探测器(12)与射频滤波器(13)、射频滤波器(13)与数据采集模块(14)通过电缆链接；
所述可调谐激光器(1)、待检光源(2)、第一光隔离器(3)、掺铒光纤放大器EDFA(4)、第一光耦合器(5)、偏振控制器(6)、第一光环形器(7)和温度控制器(10)中的第一延时光纤(9)构成光纤后向散射滤波器，用于提取待检光谱信号(a)中的布里渊信号(e)；
所述温度控制器(10)是根据光纤中的布里渊频移与温度成线性关系而构成的布里渊频移调节器，用于和作为本振光(d)的布里渊后向散射光保持相同的布里渊频移量；
所述第二光耦合器(11)、平衡探测器(12)、射频滤波器(13)和数据采集模块(14)构成了外差干涉仪，用于使布里渊信号(e)和瑞利信号(f)同本振光(d)产生干涉形成布里渊拍频光信号(h)和瑞利拍频光信号(i)，之后，通过射频滤波的方式分离布里渊拍频电信号(h’)和瑞利拍频电信号(i’)，对布里渊拍频电信号(h’)记录以形成待检光源的复原光谱(a’)。
2.根据权利要求1所述的基于光纤布里渊散射的相干光谱分析测量装置的测量方法，其特征在于：可调谐激光器(1)发出的光通过掺铒光纤放大器EDFA(4)放大后由第一光耦合器(5)分成第一束泵浦光(b)和第二束泵浦光(c)，第一束泵浦光(b)用于产生本振光(d)，第二束泵浦光(c)用于产生光纤后向散射滤波器，所述第一束泵浦光(b)从第二光环形器(17)的端口1进入，在第二光环形器(17)的端口2出射后进入第二延时光纤(16)发生受激布里渊散射，产生的后向布里渊散射光作为本振光(d)，该本振光(d)从第二光环形器(17)的端口2返回，在第二光环形器(17)的端口3出射后接入第二光衰减器(15)，第一束泵浦光(b)后续传播被第二光隔离器(18)阻断；所述第二束泵浦光(c)在第一光环形器(7)的端口1入射，从第一光环形器(7)的端口2进入到温度控制器(10)中的第一延时光纤(9)，在第一延时光纤(9)中，由光纤受激布里渊散射和光纤瑞利散射形成光纤后向滤波器，第二束泵浦光(c)后续传播被第一光隔离器(3)阻断，防止对待检光源(2)形成干扰，温度控制器(10)通过改变温度来线性调节布里渊频移量，使与本振光(d)的布里渊频移保持相同；所述待检光源(2)先经过第一光隔离器(3)，再由偏振控制器(6)调节偏振态，之后进入温度控制器(10)中的第一延时光纤(9)里，由光纤后向散射滤波器提取待检光谱信号(a)中的布里渊信号(e)和瑞利信号(f)，所述布里渊信号(e)、瑞利信号(f)从第一光环形器(7)的端口2进入，在第一光环形器(7)的端口3出射由第一光衰减器(8)调节光功率大小；经过第一光衰减器(8)、第二光衰减器(15)调整，本振光(d)与提取的布里渊信号(e)和瑞利信号(f)在第二光耦合器(11)中发生外差干涉产生布里渊拍频光信号(h)和瑞利拍频光信号(i)，通过平衡探测器(12)将光学拍频信号转换为电学拍频信号，之后，利用射频滤波器(13)滤除其中的瑞利拍频电信号(i’)，仅记录增益更大的布里渊拍频电信号(h’)作为待检光谱信号(a)中与泵浦光同频的分量的估计值，最终，调整可调谐激光器(1)的输出光频率，使其遍历整个待检光谱信号(a)的频率范围，数据采集模块(14)则会依照泵浦光频率的大小只记录布里渊拍频电信号(h’)的强度，利用该结果形成待检光源的复原光谱(a’)，实现精密测量。
CN202010703004.1A 2020-07-21 2020-07-21 基于光纤布里渊散射的相干光谱分析装置及方法 Active CN111678601B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010703004.1A CN111678601B (zh) 2020-07-21 2020-07-21 基于光纤布里渊散射的相干光谱分析装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010703004.1A CN111678601B (zh) 2020-07-21 2020-07-21 基于光纤布里渊散射的相干光谱分析装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111678601A CN111678601A (zh) 2020-09-18
CN111678601B true CN111678601B (zh) 2022-09-27

Family

ID=72438595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010703004.1A Active CN111678601B (zh) 2020-07-21 2020-07-21 基于光纤布里渊散射的相干光谱分析装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111678601B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113686440B (zh) * 2021-07-30 2023-10-20 南方科技大学 一种基于傅里叶域锁模的布里渊光谱分析装置及分析方法
CN114813648A (zh) * 2022-04-20 2022-07-29 南昌航空大学 外差探测自发瑞利布里渊散射光谱方法及装置
CN114993471B (zh) * 2022-05-26 2024-11-26 北京邮电大学 一种基于外差混频的高精度光谱测量方法和装置

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8906702D0 (en) * 1989-03-23 1989-05-10 Everard Jeremy K A Optical spectrum analyser
US5262644A (en) * 1990-06-29 1993-11-16 Southwest Research Institute Remote spectroscopy for raman and brillouin scattering
US5623336A (en) * 1993-04-30 1997-04-22 Raab; Michael Method and apparatus for analyzing optical fibers by inducing Brillouin spectroscopy
US5764359A (en) * 1996-10-02 1998-06-09 Electronics And Telecommunications Research Institute Laser linewidth measuring apparatus utilizing stimulated brillouin scattering
JP2009139241A (ja) * 2007-12-06 2009-06-25 Univ Of Tokyo 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法
CN103278941A (zh) * 2013-06-14 2013-09-04 哈尔滨工业大学 基于受激布里渊散射动态光栅的微波光子滤波器及其滤波方法
CN103292903A (zh) * 2013-06-09 2013-09-11 哈尔滨工业大学 基于布里渊动态光栅的光谱分析装置及其分析方法
CN103323041A (zh) * 2013-06-26 2013-09-25 武汉华之洋光电系统有限责任公司 一种基于相干检测的分布式布里渊光纤传感系统
JP2013195225A (ja) * 2012-03-19 2013-09-30 Anritsu Corp ブリルアンゲインスペクトル測定装置及び方法
CN105865628A (zh) * 2016-05-16 2016-08-17 中国电子科技集团公司第四十研究所 一种基于受激布里渊效应的光谱分析系统及方法
CN109186766A (zh) * 2018-09-03 2019-01-11 南京航空航天大学 基于受激布里渊散射边带整形的光谱测量方法及装置
CN110470327A (zh) * 2019-07-25 2019-11-19 武汉钜风科技有限公司 一种光时域分析仪和分析方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2207417B1 (es) * 2002-11-14 2005-07-16 Fibercom, S.L. Dispositivo analizador de espectros opticos por difusion brillouin y procedimiento de medida asociado.
US7504618B2 (en) * 2007-07-03 2009-03-17 Schlumberger Technology Corporation Distributed sensing in an optical fiber using brillouin scattering
US10989599B2 (en) * 2018-02-15 2021-04-27 Nucript LLC System and method for spectral filtering of optical signals

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8906702D0 (en) * 1989-03-23 1989-05-10 Everard Jeremy K A Optical spectrum analyser
US5262644A (en) * 1990-06-29 1993-11-16 Southwest Research Institute Remote spectroscopy for raman and brillouin scattering
US5623336A (en) * 1993-04-30 1997-04-22 Raab; Michael Method and apparatus for analyzing optical fibers by inducing Brillouin spectroscopy
US5764359A (en) * 1996-10-02 1998-06-09 Electronics And Telecommunications Research Institute Laser linewidth measuring apparatus utilizing stimulated brillouin scattering
JP2009139241A (ja) * 2007-12-06 2009-06-25 Univ Of Tokyo 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法
JP2013195225A (ja) * 2012-03-19 2013-09-30 Anritsu Corp ブリルアンゲインスペクトル測定装置及び方法
CN103292903A (zh) * 2013-06-09 2013-09-11 哈尔滨工业大学 基于布里渊动态光栅的光谱分析装置及其分析方法
CN103278941A (zh) * 2013-06-14 2013-09-04 哈尔滨工业大学 基于受激布里渊散射动态光栅的微波光子滤波器及其滤波方法
CN103323041A (zh) * 2013-06-26 2013-09-25 武汉华之洋光电系统有限责任公司 一种基于相干检测的分布式布里渊光纤传感系统
CN105865628A (zh) * 2016-05-16 2016-08-17 中国电子科技集团公司第四十研究所 一种基于受激布里渊效应的光谱分析系统及方法
CN109186766A (zh) * 2018-09-03 2019-01-11 南京航空航天大学 基于受激布里渊散射边带整形的光谱测量方法及装置
CN110470327A (zh) * 2019-07-25 2019-11-19 武汉钜风科技有限公司 一种光时域分析仪和分析方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HYPER-RESOLUTION BRILLOUIN-RAYLEIGH SPECTROSCOPY WITH AN OPTICAL BEATING TECHNIQUE;MATSUOKA, T等;《REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS》;19930831;第64卷(第8期);第2136-2139页 *
Ultrahigh resolution spectral analysis based on a Brillouin fiber laser;François Mihélic等;《OPTICS LETTERS》;20100201;第35卷(第3期);第432-434页 *
基于分布反馈激光器布里渊散射的高精度光谱测量;张震伟等;《光电子.激光》;20130930;第24卷(第9期);第1763-1767页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111678601A (zh) 2020-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9581495B2 (en) Spectral analysis device based on Brillouin dynamic grating and analysis method thereof
CN111678601B (zh) 基于光纤布里渊散射的相干光谱分析装置及方法
CN102607720A (zh) 一种测量光程的方法和系统
Cherniak et al. Laser diode based THz-TDS system with 133 dB peak signal-to-noise ratio at 100 GHz
Song et al. 100 km Brillouin optical time-domain reflectometer based on unidirectionally pumped Raman amplification
Lu et al. Characterizing detection noise in phase-sensitive optical time domain reflectometry
CN106093962A (zh) 一种干涉测速系统及方法
CN105699053A (zh) 基于循环自外差干涉法的精密测量激光线宽装置及方法
CN111829657B (zh) 基于光纤瑞利散射的相干光谱分析装置及方法
CN112285983B (zh) 基于光纤布里渊散射相干滤波器的光信号处理装置及方法
CN117007177B (zh) 一种基于高非线性光纤的声阻抗测量装置及测量方法
CN113483914A (zh) 基于少模光纤的混沌bocda温度应变测量装置
CN112710349B (zh) 一种基于受激类拉曼的前向布里渊光纤激光传感器
CN205899031U (zh) 一种干涉测速系统
Hoshino et al. Distributed strain sensing using slope assisted BOTDA based on virtual Brillouin gain spectrum synthesized by multi-frequency light
CN118670544A (zh) 基于空间相干编码的相位超快测量系统
CN115420313B (zh) 基于混沌激光的多参量分布式光纤传感装置及测量方法
CN114993471B (zh) 一种基于外差混频的高精度光谱测量方法和装置
CN113686440B (zh) 一种基于傅里叶域锁模的布里渊光谱分析装置及分析方法
CN109506788A (zh) 基于傅里叶锁模激光器的光波长测量系统
CN112291006A (zh) 基于光纤瑞利散射相干滤波器的光信号处理装置及方法
Guo et al. Correlation between emission and relative intensity noise spectral profiles of an Er-doped fiber superfluorescent source
Ma et al. Pump-enhanced evaluation scheme of Rayleigh backscattering coefficient distribution of EDF based on optical low-coherence domain reflectometry
Fu et al. A ring cavity laser sensor for measuring different vibration frequencies and driving voltages
CN223361468U (zh) 一种布里渊光时域反射测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant