项目名称: 基于受激布里渊散射增强效应的超高分辨率光谱分析方法及其应用

项目编号: No.61475053

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 柯昌剑

作者单位: 华中科技大学

项目金额: 82万元

中文摘要: 光谱特征是评价光通信系统与光器件性能的重要参量之一。对光谱进行超高分辨率分析,有望得到更多系统与器件内在变化规律。带宽窄、隔离度大的光学滤波元件是获得超高分辨率光谱的关键。常规衍射光栅对波长分辨能力为1GHz量级,难以满足新要求。本项目创新性提出利用高非线性光纤中经增强的受激布里渊散射(SBS)效应构建一种有源光学滤波器(AOF),以实现对被测信号光谱成分的精细提取,具有波长分辨率高、调谐范围大的优点。项目将从研究泵浦光波长时变条件下SBS-AOF频率响应特性出发,建立相应光谱分析理论模型;解决高非线性光纤设计与光谱分析能力间的平衡问题;探索光谱测量中的噪声累积和误差传递机制,分析制约因素,寻求改善方法;搭建分辨率为10MHz量级、动态范围大于60dB的超高分辨率光谱分析实验演示装置,发现新现象,揭示新规律。本项目成果将为超高分辨率、大动态范围、高精度光谱测量提供有效途径。

中文关键词: 光纤通信;非线性光纤光学;受激布里渊散射;光谱分析;超高分辨率

英文摘要: Characteristics of optical spectra is one of the most important parameters to evaluate the optical communication systems and the optical devices. Analyzing the optical spectra with ultra-high resolution may reveal more inherent laws in them. And optical filtering components with narrow passband and large isolation play the key role in the acquisition of ultra-high resolution optical spectra. Conventional diffractive gratings have a wavelength resolution on the order of 1 GHz, which cannot meet the increasing demand. An novel active optical filter (AOF) utilizing enhanced stimulated Brillouin scattering (SBS) in high nonlinear fiber is proposed. It can be used to extract the fine spectral components of the optical signal under test, and features high wavelength resolution and wide tuning range. Frequency response of the SBS-AOF under a time-variable pumping wavelength will be studied. Subsequently the corresponding theoretical model for this optical spectrum analysis method can be derived. And the trade-off between fiber design and spectral analysis ability should also be considered comprehensively. The machenisms of noise accumulation and error propagation in the measurement system will be investigated. Meanwhile, the limitations caused by them and the approaches to improve the system performance will be discussed. An experimental setup with a spectral resolution of about 10 MHz and a dynamic range of more than 60 dB will be built to verify the feasibility of the proposed method. Therefore new phenomenon and new laws may be discovered via this setup. The research achievements can offer an effective way to obtain the optical spectra with ultra-high resolution, large dynamic range and high-accuracy.

英文关键词: fiber-optic communication;nonlinear fiber optics;stimulated Brillouin scattering;optical spectrum analysis;ultra-high resolution

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