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眾所周知，電磁波有四個基本參量：幅值、頻率、相位和偏振態(tài)。那么對于光信號，它的幅值代表了亮度，頻率代表了顏色。其中亮度很容易通過光功率計(jì)來測量，簡單的波長值可以通過光譜儀或者波長計(jì)來檢測。市面上光譜儀基于光纖光柵原理其分辨率一般是20pm（2GHz），即使是波長計(jì)也只有1pm（100MHz）。隨著科學(xué)研究的發(fā)展，光譜儀更高精細(xì)度的檢測越來越受到大家的歡迎。下面簡單介紹一款基于高速掃描光源的相干光譜分析儀，其分辨率理論值可以到KHz級別，而且由于相干接收機(jī)的高靈敏度，該方案也可以直觀檢測微弱光信號的精細(xì)光譜。

由于光通信技術(shù)的高速發(fā)展，波長連續(xù)可調(diào)諧光源和相干接收機(jī)技術(shù)已十分成熟?？烧{(diào)諧光源的線寬常規(guī)100KHz級別(特殊的20KHz)，外腔激光器的掃描速度一般62.5GHz/s,后面根據(jù)這些參數(shù)會估算其光譜分辨率。相干光譜分析儀結(jié)構(gòu)圖如下：

 備注：掃描光源可工作在感興趣的波長范圍；平衡相干探測可盡大可能減小探測噪聲，提高測量信噪比。

首先假設(shè)輸入光信號如下：

  

As（t）為輸入光信號強(qiáng)度，υs為光頻率，Фs（t）為光相位

本征光信號如下：

ALo（t）為輸入光信號強(qiáng)度，υLo為光頻率，ФLo（t）為光相位

假定低通濾波器的瞬態(tài)響應(yīng)為高斯形態(tài)，則差分探測光電流如下：

    R為光電探測器靈敏度，ψ為輸入光和本征光的耦合相位，γ是頻率掃描速率

    根據(jù)此可很容易分析出待測輸入光光譜。

那么相干光譜分析儀的光譜分辨率如何來估算呢，首先其主要取決于本振光線寬和低通濾波器的帶寬，具體關(guān)系如下：

       

若低通濾波器帶寬是500kHz，γ是62.5GHz，那么光譜分辨率接近125KHz。

實(shí)驗(yàn)條件：

本征光：波長范圍C段，保偏輸出功率20mw，線寬100KHz，掃描速度62.5GHz/s,相對強(qiáng)度噪聲＜-155dB/Hz；

待測光：1550nm單頻激光

低通濾波器：帶寬500KHz

ADC：采樣速率5MHz，采樣精度12位，對應(yīng)采樣間隔31.25KHz（高于光譜分辨率）

測試結(jié)果：

光電流響應(yīng)曲線：

輸入光譜：

很顯然，光電流的響應(yīng)曲線和理論值很接近，其強(qiáng)度正比于cos（πγt2+ψ）

另外如果輸入光的相位變化是線性變化，那么該方法還可以一起將其提取出來。但是實(shí)際情況由于本征光在掃描時其相位并不連續(xù)，特別是在大范圍掃描。

下面是調(diào)制后RZ和NRZ光譜對比圖：

普通光譜儀測試圖：

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