光矢量分析技术实现大测量带宽光器件光谱响应的测量

超大容量光通信、慢光存储、超高精度计量等前沿研究,要求光器件和光子集成芯片具有多维(包括幅度、相位和偏振)、高精细的频谱操控能力。研制、生产和应用这些光器件和光芯片中,必须精细测量出其在多个维度上的光谱响应。

江苏省科学技术厅，提出了一种基于非对称光双边带调制的光矢量分析方法，实现了分辨率为334 Hz、动态范围大于 90 dB、测量范围为1.075 THz的光器件光谱响应的测量。基于光双边带调制的光矢量分析技术,实现了多维度、大测量带宽、高精度的光矢量分析,并采用理论分析与实验验证相结合的方式进行了初步研究。可在高精细光器件和创新光子集成芯片的研制和应用中获取新数据,从而有力支撑前沿研究领域的创新和突破。

光学信息处理

运用透镜的傅里叶变换效应，在图像的空间频域(傅里叶透镜的焦平面)对光学图像信号 进行滤波，提取或加强所需的图像(信号)，滤掉或抑制不需要的图像(噪声)，并进行透镜傅里叶逆变换输出处理后的图像的全部过程。它可以是一维、二维、三维的空间性的信息。全息术、光学传递函数和激光技术为基础。

空间光滤波器和光电混合处理

对输入图像的空间频谱进行滤波。经滤波处理的谱通过透镜L2进行傅里叶逆变换，用另一个电荷耦合器件CCD1或数码相机记录输出图像，送入计算机进行分析。全部输入、滤波和输出过程由计算机控制，过程非常快，可近似认为是实时的，称为光电混合处理。

超高分辨率光矢量分析技术

实现超高分辨率光矢量分析的有效途径是:采用微波光子技术将粗粒度的光域波长扫描转换成超高分辨率的微波频率扫描,辅以高精度电幅相检测,进而实现光器件多维光谱响应的超高分辨率测量。然而,该光矢量分析技术仍面临测量范围较窄、动态范围较小和测量误差较大这三个关键挑战。

光双边带调制的光矢量分析技术

通过对光载波移频实现非对称光双边带调制,经光电转换后使两个一阶边带所携带的响应信息分别转换到两个不同频率的微波信号上,采用微波幅相检测即可获取待测器件在光载波两侧的频谱响应。相比于传统的基于光单边带扫频的光矢量分析技术,本方法突破了测量系统中光电子器件和微波器件工作带宽的限制,将单通道测量带宽提升了一倍;由于所检测信号与高阶边带所产生的拍频信号在频率上不同,测量结果不会受到高阶边带的影响。提出并实验论证了三种基于光双边带调制的光矢量分析技术方案。

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