[发明专利]一种基于受激布里渊散射增益光谱的调制系统和方法

说明书

本发明涉及一种基于受激布里渊散射增益光谱的调制系统和方法，系统包括：激光器、放大器、光纤耦合器、第一光偏振控制器、电光调制器、第二光偏振控制器、第一光纤环形器、布拉格光栅、单模光纤、第三光偏振控制器，第二光纤环形器、第四光偏振控制器、检偏器以及偏振态分析仪。本发明利用受激布里渊偏振态谱发散效应，通过改变检偏器的检偏方向来选择峰值波长，实现对受激布里渊散射增益光谱频谱压缩、峰值增益选频、双峰分离增益谱等光谱调制功能。

技术领域

本发明涉及光纤通信和非线性光学领域，具体涉及一种基于受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering，SBS)增益光谱的调制系统和方法。

背景技术

SBS光谱滤波效应在微波光子滤波、高分辨率光谱检测等领域展现出巨大的应用前景。在这些应用中，SBS增益谱宽、增益谱形状成为决定滤波性能、光谱检测分辨率的决定因素。现有的研究中SBS增益光谱主要由光纤的SBS本征增益谱线宽和泵浦光谱宽度决定。因此当泵浦光和光纤确定后，SBS效应的增益谱也随之确定。一般而言，现有的单模光纤SBS增益谱宽为二十几兆赫兹。

发明内容

本发明针现有SBS光谱形状不能调节的问题，提出了一种在光纤和泵浦光确定的条件下，基于SBS增益光谱的调制系统和方法，通过该调制方法，可实现SBS增益光谱的压缩、增益峰值在增益谱内的选频、以及增益谱陷波等特殊SBS增益光谱的实现。

本发明基于SBS偏振态谱对称发散效应，提出只需在原有的SBS光子滤波系统或SBS光谱检测系统的信号输出端串接偏振检测装置，选择峰值波长，即可实现对SBS增益光谱的频谱压缩，实现更高分辨率的光谱检测和微波光子滤波功能。此外也可实现增益峰值选择、双峰分离增益谱等光谱调制功能。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于受激布里渊散射增益光谱的调制系统，包括：激光器、放大器、光纤耦合器、第一光偏振控制器、电光调制器、第二光偏振控制器、第一光纤环形器、布拉格光栅、单模光纤、第三光偏振控制器，第二光纤环形器、第四光偏振控制器、检偏器以及偏振态分析仪；所述激光器通过放大器连接光纤耦合器，所述光纤耦合器分为两路：一路通过第一光偏振控制器连接电光调制器，所述电光调制器依次连接第二光偏振控制器、第一光纤环形器和布拉格光栅；另一路通过第三光偏振控制器连接第二光纤环形器，在第一光纤环形器和第二光纤环形器之间设置有单模光纤，所述第二光纤环形器依次连接第四光偏振控制器、检偏器以及偏振态分析仪。

一种基于受激布里渊散射增益光谱的调制方法，包括如下步骤：所述激光器产生激光通过放大器将光信号放大；放大后的光信号通过光纤耦合器按1:1分成两路光，一路光作为信号光通过第一光偏振控制器进入电光调制器被频率为ν_RF的射频信号RF调制，产生上下边带信号ν±ν_RF，其中ν为SBS中心频偏；所述第二光偏振控制器对电光调制器的输出信号进行调节，使得频率ν处的分量最小，ν±ν_RF处的分量最大；信号光经过第二光偏振控制器和第一光纤环形器进入布拉格光栅；布拉格光栅滤出了信号光中的ν+ν_RF的分量，反射回来信号光的ν-ν_RF分量再次经由第一光纤环形器进入单模光纤；由光纤耦合器输出的另一路光信号作为泵浦光经过第三光偏振控制器后，经由第二光纤环形器，从单模光纤的另一端进入单模光纤；所述单模光纤作为受激布里渊散射，SBS作用的非线性介质，泵浦光与信号光在单模光纤中相向传输，在受激布里渊散射的作用下，产生的斯托克斯信号光由第二光纤环形器的输出端输出；输出信号光经过第四光偏振控制器调节偏振态后，通过检偏器进行输出检偏，通过调节检偏方向实现对SBS增益谱的调制；最后，输出信号光的SBS增益谱以及偏振态通过偏振态分析仪进行检测。

所述信号光沿单模光纤传播时，SBS增益谱中不同频谱分量的信号光的偏振态演进方向不同，导致在第二光纤环形器输出端的斯托克斯信号光SBS偏振态谱对称发散；所以，通过在输出端接入检偏器，实现对SBS增益谱的调制。