基于光單邊帶掃頻的高精度光矢量分析技術(shù)研究.pdf

1、新一代光信息系統(tǒng)（光通信、光傳感、光處理等）迫切要求光子器件能夠?qū)庑盘?hào)進(jìn)行多維度（幅度、相位、偏振等）和高精細(xì)操控，對(duì)這些光子器件的多維光譜響應(yīng)進(jìn)行精確測(cè)量已成為相關(guān)領(lǐng)域創(chuàng)新和取得突破的前提。然而，目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)光矢量分析儀表能測(cè)量具有飛米級(jí)別頻譜操控精度光器件的頻譜響應(yīng)。本文采用微波光子技術(shù)，將粗粒度的光域波長(zhǎng)掃描轉(zhuǎn)換成超高分辨率的微波頻率掃描，輔以高精度電幅相檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)光器件多維光譜響應(yīng)的超高分辨率測(cè)量。本文針對(duì)該光矢量分析技術(shù)面

2、臨的測(cè)量誤差較大、動(dòng)態(tài)范圍較小和測(cè)量范圍較窄三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題展開研究，具體研究工作如下：
　　通過(guò)解析分析、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方式分別研究了光單邊帶信號(hào)中殘留邊帶和電光調(diào)制非線性對(duì)光矢量分析準(zhǔn)確度的影響。對(duì)于殘留邊帶，其相位會(huì)影響光矢量分析準(zhǔn)確度，邊帶抑制比越大，光矢量分析結(jié)果越準(zhǔn)確；對(duì)于電光調(diào)制非線性，其引起的高階邊帶均影響光矢量分析的準(zhǔn)確度，其中+2階邊帶因其功率遠(yuǎn)高于其他高階邊帶，對(duì)光矢量分析準(zhǔn)確度影響最大。
　　

3、根據(jù)上述分析結(jié)果，本文分別從電光調(diào)制和光電轉(zhuǎn)換入手探索測(cè)量誤差消除技術(shù)。提出了高線性光單邊帶調(diào)制技術(shù)，有效抑制了+2階邊帶，有效降低了測(cè)量誤差；提出了基于載波抑制和平衡光電探測(cè)的誤差消除技術(shù)，非線性誤差可被抑制30dB；提出了基于希爾伯特變換和平衡光電探測(cè)的誤差消除技術(shù)，同時(shí)抑制殘留邊帶和電光調(diào)制非線性引入的測(cè)量誤差，誤差可被抑制40dB以上，動(dòng)態(tài)范圍的提升大于40dB。
　　此外，本文還構(gòu)建了基于光單邊帶掃頻的光矢量分析測(cè)試系統(tǒng)

4、，提出了基于光頻梳的測(cè)量范圍拓展技術(shù)，解決了該測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量范圍小的問(wèn)題。基于該測(cè)試系統(tǒng)，研究了高分辨率可編程光濾波器并實(shí)現(xiàn)了光纖光柵傳感器的高精度解調(diào)。
　　綜上所述，本文針對(duì)基于光單邊帶掃頻的光矢量分析測(cè)量誤差較大、動(dòng)態(tài)范圍較小和測(cè)量范圍較窄的問(wèn)題，研究了光單邊帶信號(hào)中殘留邊帶和電光調(diào)制非線性對(duì)光矢量分析準(zhǔn)確度的影響；提出了有針對(duì)性的誤差消除技術(shù)，有效提高了光矢量分析的準(zhǔn)確度，提升了動(dòng)態(tài)范圍；構(gòu)建了測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了寬帶、高分辨率