[发明专利]基于布里渊动态光栅的光谱分析装置及其分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于布里渊动态光栅的光谱分析装置及其分析方法，属于光谱分析技术领域。

背景技术

光谱分析装置的关键是如何获取光的高波长分辨率，采用减小布里渊增益线宽的办法能够获得0.064pm(8MHZ)的波长分辨率(Stefan Preuβler，Andrzej Wiatrek，Kambiz Jamshidi，and Thomas Schneider“Ultrahigh-resolution Spectroscopy Based on the Bandwidth Reduction of Stimulated Brillouin，”IEEE Photonics Technology Letters，23，1118-1120，2011)。而目前商用分辨率最高的光谱仪为法国APEX公司提供的AP204xB系列超高分辨率光谱分析仪，它是基于信号与内置TLS干涉原理，其波长分辨率仅为0.04pm(5MHz)。

光谱仪的分光元件主要包括体光栅和法布里-珀罗干涉仪。体光栅由于受到工艺的限制，光栅长度有限，限制了光谱仪的分辨率的进一步提高，另外，体光栅在制作过程中，由于制作缺陷，同样限制了光谱仪分辨率和精度，其精度只能达到5pm-10pm量级。而采用法布里-珀罗干涉仪作为分光元件的光谱仪，也受到实际制作工艺的限制，由于测量范围和分辨率是一对矛盾的参数，也无法保证在大测量范围情况下获得高分辨率。

发明内容

本发明是为了解决现有光谱仪的分光元件无法保证在大测量范围情况下获得高分辨率的问题，提供了一种基于布里渊动态光栅的光谱分析装置及其分析方法。

本发明所述基于布里渊动态光栅的光谱分析装置，它包括激光器、光纤耦合器、第一光纤放大器、第一隔离器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、单边带调制器、第二光纤放大器、第二隔离器、第三偏振控制器、单模光纤、偏振分束器、环形器、光电探测器、数据采集卡、第四偏振控制器和微波源，

激光器发射的激光束通过光纤耦合器分为两路泵浦光，第一路泵浦光通过第一光纤放大器放大后，入射到第一隔离器，第一隔离器的出射光入射至第一偏振控制器，经第一偏振控制器调节偏振态后的第一路泵浦光入射到偏振分束器的A端口；

第二路泵浦光经第二偏振控制器调节偏振态后入射至单边带调制器，该单边带调制器由微波源提供频率为光纤布里渊频移的调制频率，单边带调制器出射的下频移光入射至第二光纤放大器，经第二光纤放大器放大后的第二路泵浦光入射至第二隔离器，第二隔离器的出射光入射至第三偏振控制器，经第三偏振控制器调节偏振态后的第二路泵浦光入射至单模光纤，单模光纤的输出端连接偏振分束器的C端口；

待测光路经第四偏振控制器调节偏振态后入射至环形器的A端口，经环形器的B端口入射到偏振分束器的B端口，再经偏振分束器的C端口入射至单模光纤，经单模光纤反射后的待测光路再入射至偏振分束器的C端口，并经偏振分束器的B端口出射，该偏振分束器的B端口出射的待测光路入射至环形器的B端口，经环形器的C端口后入射至光电探测器的光信号接收端，光电探测器的电信号输出端连接数据采集卡的采集信号输入端。

所述第一光纤放大器和第二光纤放大器均为掺饵光纤放大器。

所述激光器为可调谐激光器。

基于上述基于布里渊动态光栅的光谱分析装置的基于布里渊动态光栅的光谱分析方法，

调整第一偏振控制器，使第一路泵浦光完全通过偏振分束器的A端口，并在偏振分束器的C端口输出；调整第二偏振控制器和第三偏振控制器，使第二路泵浦光和第一路泵浦光处于同一偏振态，进而使第一路泵浦光和第二路泵浦光在单模光纤中的受激布里渊散射最强，形成最强布里渊动态光栅；

调整第四偏振控制器，使待测光路完全通过偏振分束器的B端口，并由偏振分束器的C端口输出，此时，待测光路的偏振态与第一路泵浦光和第二路泵浦光的偏振态垂直，调整第一路泵浦光的频率，使其与待测光路中的光频率相等，则入射至单模光纤中布里渊动态光栅的待测光被反射，并依次经由偏振分束器的C端口、偏振分束器的B端口、环形器的B端口及环形器的C端口后被光电探测器接收，并被数据采集卡采集；

扫频激光器，使第一路泵浦光的频率变化范围覆盖待测光路的频谱，得到待测光路的完整光谱图，实现对待测光路的光谱分析。