EP2220470A1 - Schnelle analyse optischer spektren - Google Patents

Schnelle analyse optischer spektren

Info

Publication number
EP2220470A1
EP2220470A1 EP08855374A EP08855374A EP2220470A1 EP 2220470 A1 EP2220470 A1 EP 2220470A1 EP 08855374 A EP08855374 A EP 08855374A EP 08855374 A EP08855374 A EP 08855374A EP 2220470 A1 EP2220470 A1 EP 2220470A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radiation
frequency
drive current
laser
waveguide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08855374A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Schneider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Telekom AG
Original Assignee
Deutsche Telekom AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Telekom AG filed Critical Deutsche Telekom AG
Publication of EP2220470A1 publication Critical patent/EP2220470A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/44—Raman spectrometry; Scattering spectrometry ; Fluorescence spectrometry
    • G01J3/4412—Scattering spectrometry

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the frequency spectrum of a sample radiation propagating in a waveguide in a forward direction, wherein the radiation of a laser is coupled into the waveguide in the opposite direction as pump radiation which causes stimulated Brillouin scattering (SBS), the frequency of the pump radiation is changed over a range in which it generates SBS on the spectrum of the sample radiation, wherein the intensity of the forward propagating Brillouin gain is measured by means of a detector, wherein the output signal of the detector is registered as a function of the changed frequency of the pump radiation and the intensity fluctuation, the frequency of the sample radiation is determined.
  • the invention also relates to a system for implementing the method.
  • the determination of the spectrum of an optical signal is of particular importance in the entire field of optics. Especially in optical communications, information is transmitted on different wavelength channels, with accurate knowledge of the spectrum of a single channel critical to the function of the entire system. But also in other areas of science and technology, the measurement of the spectrum is crucial for many different applications.
  • OSA optical spectrum analyzer
  • Amplitude distribution is used.
  • a pump laser in a fiber generates a narrowband gain over the nonlinear effect of the stimulated
  • This method has several advantages over the methods described above: It enables measurements with a high resolution in the femtometer range.
  • the object of the invention is now to provide a method and a system for the rapid determination of the spectral components of a spectrum that is robust and reliable with high accuracy.
  • the essential basic idea of the invention is to use the method known from DE 10 2005 040 968 A1, but to generate the frequency of the pump radiation in an unusual way, namely by changing the drive current of a laser whose frequency otherwise would not be tunable.
  • This "direct" modulation allows the frequency of the pump radiation to be varied many times faster than the desired range in relation to the above-mentioned methods
  • the modulation signal in this method merely changes its amplitude while its frequency is constant
  • the method according to the invention is thus based on the idea of exploiting the dependence of the wavelength emitted by the laser on the size of the drive current In this way, the frequency of the pump radiation can be tuned such that the Stokes peak of the SBS is superposed with the frequency spectrum of the sample radiation and the increased intensity in the detector is measurable
  • the lasers can be modulated with signals in the range of GHz, so that by means of the method measurements on optical spectra in the range of nanoseconds can be carried out.
  • the laser is modulated at a frequency of 10GHz, the acquisition of a spectrum takes 0.1ns.
  • the system needs 100ns.
  • the limiting factor is thus more in the following Signalverarb ⁇ itung.
  • modulation rates in the range of MHz or below are also a drastic improvement over the methods used today.
  • the drive current is changed in a particularly advantageous embodiment with the signals of a generator, in particular a ramp generator, which have a frequency in the range between MHz and GHz. This is in principle simply connected in the supply line of any laser source and thus forms a drive means for rapidly changing the drive current of the laser.
  • Another advantage of the method presented here is that the measurement is further simplified. Since tunable lasers, electrical generators or modulators are not required, the process can be implemented particularly cost-effectively. Since correspondingly less sensitive parts are needed, a system implementing the method is also particularly robust and reliable.
  • Directly modulating lasers is known as Coarse Wavelength Division Multiplex (CWDM) systems in which the drive current of the laser is varied depending on the signal to be transmitted, the term "coarse” describing the properties of these
  • CWDM Coarse Wavelength Division Multiplex
  • changing the drive current not only changes the amplitude of the optical wave emitted by the laser, but also its wavelength, with a nonlinear dependence between the amplitude change and the wavelength change on the one hand and the drive current on the other hand Method used so far only for simple systems with low data rate.
  • the non-linear dependence is more or less large and must be taken into account accordingly when carrying out the method.
  • the constancy of the amplitude and the linear change of the wavelength are necessary for the method, since the amplification achieved by SBS and thus the height of the measured signal depends on the amplitude.
  • the wavelength of the respectively measured spectral component is determined based on the wavelength of the pump laser.
  • the drive current can be varied by a ramp generator with a non-linear output signal, wherein the nonlinearity of the output signal is chosen so that it compensates the non-linear dependence of the optical wavelengths emitted by the laser from the drive current.
  • this compensation also takes into account the dependence of the amplitude of the pump radiation on the drive current. This method is associated with a certain amount of equipment.
  • the control can be effected by means of a ramp generator of any desired characteristic, wherein a linear characteristic is to be preferred.
  • the subsequent correction of the detector output signal is done in the computer.
  • a particularly simple way of determining these values is to measure a spectrum known in its frequency distribution and to correct the obtained measured values in order to obtain the known spectrum.
  • the required correction values are stored and then serve to correct unknown spectra.
  • the figure shows a system for implementing the method according to the invention.
  • the unknown spectrum 1 is fed into a nonlinear medium 2 as a waveguide, in this case a glass fiber, in which Brillouin scattering can take place.
  • the sample radiation 1 propagates in the forward direction.
  • a laser 3 in particular a laser diode, is provided for generating pump radiation, which emits a wave propagating in the opposite direction. This wave is coupled via the circulator 4 in the fiber 2 and generates a Brillouin profit.
  • the portion of the unknown spectrum 1 which is within the Brillouin gain bandwidth is amplified by the Brillouin scattering and passed via the circulator 4 to an optical power meter 5, for example a photodiode.
  • the circulator 4 is thus a means for coupling the pump radiation into the waveguide against the propagating in the forward direction sample radiation and at the same time a means for decoupling the forward propagating sample radiation and also propagating in the forward direction in the waveguide backscattered Brillouin gain.
  • the gain is shifted through the unknown spectrum 1. Accordingly, the optical power on the measuring device 5, as a function of the wavelength of the laser 3, represents the unknown spectrum. Since the gain bandwidth of the Brillouin scattering is particularly narrow, the method has a high resolution which lies in the range of femtometems.
  • the wavelength of the laser 3 is changed by a modulation of the amplitude of the drive current.
  • a suitable generator 6 for example a sawtooth-shaped current change, which is used directly or via a subsequent amplification to control the laser diode 3 (the broken lines in the figure represent electrical lines).
  • the generator enables output signals, in particular triangular signals 10, of a frequency in the range between MHz and GHz.
  • the emitted from the laser diode Wavelength depends on the amplitude of the drive current, so that the current change leads to a wavelength change of the optical wave generated by the laser 3. This generates in the fiber the Brillouin gain which is shifted due to the sawtooth course of the current through the unknown spectrum.
  • the generator 6 is controlled by a computer 7, which simultaneously registers the output signal of the detector 5.
  • a data correction is carried out and the corrected results are displayed via a display 9.
  • the data correction takes into account, on the one hand, the non-linear relationship between the amplitude of the drive current and the change in the output wavelength of the laser diode and, on the other hand, the change in the optical power of the light emitted by the laser.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

Verfahren zur Bestimmung des Frequenzspektrums einer sich in einem Wellenleiter (2) in einer Vorwärtsrichtung ausbreitenden Probenstrahlung (1), wobei die Strahlung eines Lasers (3) als Pumpstrahlung in entgegengesetzter Richtung in den Wellenleiter (2) eingekoppelt wird und stimulierte Brillouin Streuung (SBS) verursacht, wobei die Frequenz der Pumpstrahlung über einen Bereich verändert wird, in dem sie SBS am Spektrum (1) der Probenstrahlung erzeugt, wobei die Intensität des sich in Vorwärtsrichtung ausbreitenden Brillouin-Gewinns vermittels eines Detektors (7) gemessen wird, wobei das Ausgangssignal des Detektors (7) in Abhängigkeit der veränderten Frequenz der Pumpstrahlung (3) registriert wird und wobei aus der Intensitätsschwankung die Frequenz der Probenstrahlung (1) bestimmt wird, wobei durch Änderung des Ansteuerstroms des Lasers (3) die Frequenz der Pumpstrahlung über den Bereich verändert wird.

Description

Schnelle Analyse optischer Spektren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Frequenzspektrums einer sich in einem Wellenleiter in einer Vorwärtsrichtung ausbreitenden Probenstrahlung, wobei die Strahlung eines Lasers als Pumpstrahlung in entgegengesetzter Richtung in den Wellenleiter eingekoppelt wird, die stimulierte Brillouin Streuung (SBS) verursacht, wobei die Frequenz der Pumpstrahlung über einen Bereich verändert wird, in dem sie SBS am Spektrum der Probenstrahlung erzeugt, wobei die Intensität des sich in Vorwärtsrichtung ausbreitenden Brillouin- Gewinns vermittels eines Detektors gemessen wird, wobei das Ausgangssignal des Detektors in Abhängigkeit der veränderten Frequenz der Pumpstrahlung registriert wird und wobei aus der Intensitätsschwankung die Frequenz der Probenstrahlung bestimmt wird. Die Erfindung betrifft zudem ein System zur Umsetzung des Verfahrens.
Die Bestimmung des Spektrums eines optischen Signals ist im gesamten Bereich der Optik von besonderer Bedeutung. Speziell in der optischen Nachrichtentechnik werden Informationen auf unterschiedlichen Wellenlängen-Kanälen übertragen, wobei die genaue Kenntnis des Spektrums eines einzelnen Kanals entscheidend für die Funktion des gesamten Systems ist. Aber auch in anderen Bereichen von Wissenschaft und Technik ist die Messung des Spektrums von entscheidender Bedeutung für viele unterschiedliche Anwendungen.
Dabei sind verschiedene Methoden bekannt, mit denen sich das Spektrum eines optischen Signals bestimmen lässt. Zum einen können dazu Interferometer und Gitterspektrometer benutzt werden. Zum anderen kann das Spektrum von Wellenlängenkanälen mit Hilfe eines optischen Spektrumanalysators (OSA) ausgemessen werden. OSA werden vor allem in der optischen Nachrichtentechnik eingesetzt, wobei moderne OSA über eine Auflösebandbreite von 0,06nm verfügen, was bei einer Wellenlänge von 1550nm einer Auflösegenauigkeit von 7,5GHz entspricht. Spektrale Anteile unterhalb dieses Wertes können mit einem OSA nicht aufgelöst und dargestellt werden. Ein weiterer Nachteil sowohl von Interferometern als auch von Spektrometern ist ihre begrenzte Geschwindigkeit, mit der sich schnelle Änderungen des optischen Spektrums nicht bestimmen lassen.
Aus der DE 10 2005 040 968 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die geringe Bandbreite der stimulierten Brillouin-Streuung (SBS) zur Messung der
Amplitudenverteilung genutzt wird. Dabei erzeugt ein Pumplaser in einer Faser einen schmalbandigen Gewinn über den nichtlinearen Effekt der stimulierten
Brillouin Streuung. Dieser Gewinn wird quasi über das zu messende Spektrum
„geschoben" und verstärkt die innerhalb des Gewinns liegenden Anteile. Dieses Verfahren hat gegenüber den oben beschriebenen Verfahren einige Vorteile: So ermöglicht es Messungen mit einer großen Auflösung im Femtometer-Bereich.
Zum anderen ist das Verfahren einfach und kostengünstig, da es weder schnelle
• Photodioden noch elektrische Spektrumanalysatoren benötigt. Zudem wird das
Signal direkt im optischen Bereich gemessen, so dass keine das Ergebnis verfälschenden Intermodulationsprodukte auftreten.
Bislang ist es allerdings nur bekannt, für die Verschiebung des Brillouin-Gewinns sich eines abstimmbaren Lasers oder eines externen Modulators, der Seitenbänder durch die Modulation mit einem elektrischen Generator erzeugt, zu bedienen. Die zur Messung eines Spektrums benötigte Zeit wird daher von der Geschwindigkeit bestimmt, mit der der abstimmbare Laser oder der elektrische Generator seine Wellenlänge respektive seine Frequenz ändern kann. Mit einem Mikrowellengenerator einer „sweep rate" von <100Hz dauert die Aufnahme eines Spektrums dementsprechend etwa 0.01s. Ein OSA benötigt ähnliche Zeiten. Für eine Verbesserung des Signal zu Rauschabstandes („Signal to noise ratio", SNR) wird üblicherweise der Mittelwert aus der Überlagerung einer Vielzahl vermessener Spektren gebildet. Dabei ist eine Überlagerung von 1000 Messungen durchaus üblich, was einer Messdauer von 10s pro ausgemessenem Spektrum entspricht.
Die Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, ein Verfahren und ein System zur schnellen Bestimmung der spektralen Anteile eines Spektrums zu schaffen, das bei hoher Genauigkeit robust und zuverlässig ist. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung ein System zur Umsetzung des Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgaben werden durch das Verfahren nach Anspruch 1 und das System nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen genannt.
Der wesentliche Grundgedanke der Erfindung liegt darin, sich des aus der DE 10 2005 040 968 A1 bekannten Verfahrens zu bedienen, die Frequenz der Pumpstrahlung jedoch auf ungewöhnliche Weise, nämlich durch Änderung des Ansteuerstroms eines in seiner Frequenz ansonsten nicht durchstimmbaren Lasers zu erzeugen. Durch diese „direkte" Modulation lässt sich die Frequenz der Pumpstrahlung im Verhältnis zu den oben genannten Methoden um ein Vielfaches schneller über den gewünschten Bereich verändern. Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Methoden ändert das Modulationssignal bei diesem Verfahren lediglich seine Amplitude, während seine Frequenz konstant bleibt. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht somit auf dem Gedanken, die Abhängigkeit der vom Laser emittierten Wellenlänge von der Größe des Ansteuerstroms auszunutzen. Auf diese Weise kann die Frequenz der Pumpstrahlung derart abgestimmt werden, dass der Stokes Peak der SBS sich mit dem Frequenzspektrum der Probenstrahlung überlagert und die erhöhte Intensität im Detektor messbar ist
So können heutige Laser mit Signalen im Bereich von GHz moduliert werden, so dass mittels des Verfahrens Messungen an optischen Spektren im Bereich von Nanosekunden durchgeführt werden können. Wird der Laser beispielsweise mit einer Frequenz von 10GHz moduliert, dauert die Aufnahme eines Spektrums 0,1ns. Für die oben genannten 1000 Messungen benötigt das System entsprechend 100ns. Der limitierende Faktor liegt damit eher in der nachfolgenden Signalverarbθitung. Dennoch sind auch Modulationsgeschwindigkeiten im Bereich von MHz oder darunter eine drastische Verbesserung gegenüber den heute verwendeten Verfahren. Erfindungsgemäß wird der Ansteuerstrom in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform mit den Signalen eines Generators, insbesondere eines Rampengenerators verändert, die eine Frequenz im Bereich zwischen MHz und GHz aufweisen. Dieser wird im Prinzip einfach in die Versorgungsleitung der beliebigen Laserquelle geschaltet und bildet damit ein Ansteuermittel zur schnellen Änderung des Ansteuerstroms des Lasers.
Ein weiterer Vorteil des hier vorgestellten Verfahrens ist, dass die Messung noch weiter vereinfacht wird. Da keine durchstimmbaren Laser, elektrische Generatoren oder Modulatoren benötigt werden, lässt sich das Verfahren besonders kosteneffektiv umsetzen. Da entsprechend weniger empfindlichen Teile benötigt werden, ist ein das Verfahren umsetzendes System zudem besonders robust und zuverlässig.
Laser direkt zu modulieren ist bekannt aus sogenannten „Coarse Wavelength Division Multiplex" (CWDM) Systemen, bei denen der Ansteuerstrom des Lasers in Abhängigkeit von dem zu übertragenden Signal verändert wird. Dabei beschreibt der Begriff „coarse" („grob") die Eigenschaften dieser direkten Modulation. So wird durch die Änderung des Ansteuerstroms nicht nur die Amplitude der vom Laser emittierten optischen Welle, sondern auch deren Wellenlänge verändert. Dabei besteht zwischen der Amplitudenänderung als auch der Wellenlängenänderung einerseits und dem Ansteuerstrom andererseits eine nichtlineare Abhängigkeit. Aus diesem Grund wurde das Verfahren bislang nur für einfache Systeme mit geringer Datenrate verwendet.
Je nach der Art der verwendeten Laserquelle ist die nichtlineare Abhängigkeit mehr oder weniger groß und muss entsprechend bei der Durchführung des Verfahrens berücksichtigt werden. Schließlich ist die Konstanz der Amplitude und die lineare Änderung der Wellenlänge für das Verfahren notwendig, da die durch SBS erzielte Verstärkung und damit die Höhe des gemessenen Signals von der Amplitude abhängt. Gleichzeitig wird die Wellenlänge des jeweils gemessenen spektralen Anteils an Hand der Wellenlänge des Pumplasers bestimmt. Um die Vorteile der erfindungsgemäßen „direkten" Modulation für die Messung eines optischen Spektrums zu nutzen, ist es daher besonders vorteilhaft und nahezu unabdingbar, sowohl die nichtlineare Abhängigkeit der vom Laser emittierten optischen Wellenlängen vom Strom als auch deren Amplitudenabhängigkeit möglichst vollständig zu kompensieren. Zu einer solchen Kompensation werden erfindungsgemäß zwei Arten vorgeschlagen:
Zum einen ist es möglich, die Nichtlinearität der Wellenlängenabhängigkeit durch eine nichtlineare Kennlinie des Ansteuerstroms auszugleichen. Dazu kann der Ansteuerstrom durch einen Rampengenerator mit nichtlinearem Ausgangssignal verändert werden, wobei die Nichtlinearität des Ausgangssignals so gewählt wird, dass sie die nichtlineare Abhängigkeit der vom Laser emittierten optischen Wellenlängen vom Ansteuerstrom kompensiert. Vorteilhafterweise wird bei dieser Kompensation zudem die Abhängigkeit der Amplitude der Pumpstrahlung vom Ansteuerstrom berücksichtigt. Diese Methode geht mit einem gewissen apparativen Aufwand einher.
Einfacher ist es hingegen, die Kompensation durch eine elektronische Nachbehandlung des Signals in einem Computer durchzuführen. Dabei kann die Ansteuerung mittels eines Rampengenerators beliebiger Kennlinie erfolgen, wobei eine lineare Kennlinie zu bevorzugen ist. Die nachträgliche Korrektur des Detektorausgangssignals geschieht im Computer. Dazu ist es vorteilhaft, für jeden möglichen Wert des Ansteuerstroms die tatsächliche Wellenlänge und die von der optischen Leistung der Pumpwelle abhängige Verstärkung im Wellenleiter zu registrieren und das tatsächlich gemessene Spektrum mit diesen Korrekturwerten zu korrigieren. Eine besonders einfache Möglichkeit, diese Werte zu ermitteln, liegt darin, ein in seiner Frequenzverteilung bekanntes Spektrum auszumessen und die erhaltenen Messwerte zu korrigieren, um das bekannte Spektrum zu erhalten. Die benötigten Korrekturwerte werden gespeichert und dienen dann zur Korrektur unbekannter Spektren.
Im Übrigen ist es generell vorteilhaft, die Intensität der Pumpstrahlung so zu bemessen, dass sie in Abwesenheit der Probenstrahlung innerhalb des Wellenleiters höchstens in unmerklichem Maß nichtlineare Effekte anregt. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles und anhand der Figur nachfolgend näher erklärt:
Die Figur zeigt ein System zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das unbekannte Spektrum 1 wird in ein nichtlineares Medium 2 als Wellenleiter, hier eine Glasfaser, eingespeist, in dem eine Brillouin Streuung stattfinden kann., Im Medium 2 breitet sich die Probenstrahlung 1 in Vorwärtsrichtung aus. Zudem ist ein Laser 3, insbesondere eine Laserdiode, zur Erzeugung von Pumpstrahlung vorgesehen, der eine sich in entgegengesetzter Richtung ausbreitende Welle emittiert. Diese Welle wird über den Zirkulator 4 in die Faser 2 eingekoppelt und erzeugt darin einen Brillouin Gewinn. Der Anteil des unbekannten Spektrums 1 , der sich innerhalb der Brillouin-Gewinnbandbreite befindet, wird durch die Brillouin Streuung verstärkt und über den Zirkulator 4 zu einem optischen Leistungsmesser 5, beispielsweise einer Fotodiode, geführt. Der Zirkulator 4 ist damit ein Mittel zur Einkopplung der Pumpstrahlung in den Wellenleiter entgegen der sich in Vorwärtsrichtung ausbreitenden Probenstrahlung und zugleich ein Mittel zur Auskopplung der in Vorwärtsrichtung propagierenden Probenstrahlung und des ebenfalls in Vorwärtsrichtung propagierenden im Wellenleiter zurückgestreuten Brillouin-Gewinns.
Durch eine Veränderung der Wellenlänge des vom Laser 3 emittierten Lichts wird der Gewinn durch das unbekannte Spektrum 1 geschoben. Die optische Leistung am Messgerät 5 stellt in ihrer Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lasers 3 dementsprechend das unbekannte Spektrum dar. Da die Gewinnbandbreite der Brillouin Streuung besonders schmal ist, hat das Verfahren eine hohe Auflösung, die im Bereich von Femtometem liegt.
Die Wellenlänge des Lasers 3 wird durch eine Modulation der Amplitude des Ansteuerstromes verändert. Dazu erzeugt ein geeigneter Generator 6, beispielsweise eine sägezahnförmige Stromänderung, der direkt oder über eine nachfolgende Verstärkung zur Steuerung der Laserdiode 3 benutzt wird (Die unterbrochenen Linien in der Figur stellen elektrische Leitungen dar). Der Generator ermöglicht Ausgangssignale, insbesondere Dreieckssignale 10, einer Frequenz im Bereich zwischen MHz und GHz. Die von der Laserdiode emittierte Wellenlänge hängt von der Amplitude des Ansteuerstroms ab, so dass die Stromänderung zu einer Wellenlängenänderung der vom Laser 3 erzeugten optischen Welle führt. Diese erzeugt in der Faser den Brillouin-Gewinn der auf Grund des sägezahnförmigen Verlaufs des Stroms durch das unbekannte Spektrum geschoben wird.
Der Generator 6 wird von einem Computer 7 angesteuert, der gleichzeitig das Ausgangssignal des Detektors 5 registriert. Mittels eines Moduls 8 wird eine Datenkorrektur vorgenommen und die korrigierten Ergebnisse über ein Display 9 angezeigt. Bei der Datenkorrektur wird einerseits der nichtlineare Zusammenhang zwischen der Amplitude des Ansteuerstroms und der Änderung der Ausgangswellenlänge der Laserdiode und andererseits die Änderung der optischen Leistung des vom Laser emittierten Lichts berücksichtigt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung des Frequenzspektrums einer sich in einem Wellenleiter (2) in einer Vorwärtsrichtung ausbreitenden Probenstrahlung (1), wobei die Strahlung eines Lasers (3) als Pumpstrahlung in entgegengesetzter Richtung in den Wellenleiter (2) eingekoppelt wird und stimulierte Brillouin Streuung (SBS) verursacht, wobei die Frequenz der Pumpstrahlung über einen Bereich verändert wird, in dem sie SBS am Spektrum (1) der Probenstrahlung erzeugt, wobei die Intensität des sich in Vorwärtsrichtung ausbreitenden Brillouin-Gewinns vermittels eines Detektors (7) gemessen wird, wobei das Ausgangssignal des Detektors (7) in Abhängigkeit der veränderten Frequenz der Pumpstraήlung (3) registriert wird und wobei aus der Intensitätsschwankung die Frequenz der Probenstrahlung (1) bestimmt wird, dad u rch geken nzeich net, dass durch Änderung des Ansteuerstroms des Lasers (3) die Frequenz der Pumpstrahlung über den Bereich verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dad u rch geken nzeich net, dass der Ansteuerstrom mit Signalen (10) eines Generators (6), insbesondere eines Rampengenerators, verändert wird, die eine Frequenz im Bereich zwischen MHz und GHz aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dad u rch geken nze ich net, dass der Ansteuerstrom mittels eines Rampengenerators (6) mit nichtlinearem Ausgangssignal verändert wird, wobei die Nichtlinearität des Ausgangssignals so gewählt wird, dass sie die nichtlineare Abhängigkeit der vom Laser (3) emittierten optischen Wellenlängen vom Ansteuerstrom kompensiert.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadu rc h ge ken nze ichnet, dass bei der Kompensation die Abhängigkeit der Amplitude der Pumpstrahlung (3) vom Ansteuerstrom berücksichtigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d ad u rch geken nzei c h net, dass der Ansteuerstrom mittels eines Rampengenerators (6) mit insbesondere linearer Kennlinie verändert wird, wobei Kompensation durch eine nachträgliche Korrektur des Detektorausgangssignals durch einen Computer (7) geschieht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dad urch geken nzei ch net, dass für jeden möglichen Wert des Ansteuerstroms die tatsächliche Wellenlänge und die von der optischen Leistung der Pumpwelle abhängige Verstärkung im Wellenleiter (2) registriert wird, wobei das gemessene Spektrum mit diesen Korrekturwerten korrigiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dad urch geken nzei ch net, dass die Korrekturwerte durch Ausmessen eines bekannten Spektrums ermittelt werden.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dad u rch geken nzeich net, dass die Intensität der Pumpstrahlung so bemessen wird, dass sie in Abwesenheit der Probenstrahlung innerhalb des Wellenleiters (2) höchstens in unmerklichem Maß nichtlineare Effekte anregt.
9. System zur Umsetzung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche aufweisend einen Wellenleiter (2), in dem sich eine Probenstrahlung (1) in Vorwärtsrichtung ausbreitet, einen Laser (3) zur Erzeugung von Pumpstrahlung, Mittel (4) zur Einkopplung der Pumpstrahlung in den Wellenleiter (2) entgegen der sich in Vorwärtsrichtung ausbreitenden Probenstrahlung, ein Mittel (4) zur Auskopplung der in Vorwärtsrichtung propagierenden Probenstrahlung und des ebenfalls in Vorwärtsrichtung propagierenden im Wellenleiter (2) zurückgestreuten Brillouin-Gewinns und einen Detektor zur Messung der
Intensität der ausgekoppelten Strahlung, gekennzeich net durch ein Ansteuermittel (6) zur schnellen Änderung des Ansteuerstroms des
Lasers.
10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuermittel (6) ein Generator ist, dessen Ausgangssignale (10) eine Frequenz im Bereich von GHz aufweisen.
EP08855374A 2007-11-30 2008-10-28 Schnelle analyse optischer spektren Withdrawn EP2220470A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007058048A DE102007058048A1 (de) 2007-11-30 2007-11-30 Schnelle Analyse optischer Spektren
PCT/DE2008/001767 WO2009067971A1 (de) 2007-11-30 2008-10-28 Schnelle analyse optischer spektren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2220470A1 true EP2220470A1 (de) 2010-08-25

Family

ID=40474829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP08855374A Withdrawn EP2220470A1 (de) 2007-11-30 2008-10-28 Schnelle analyse optischer spektren

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2220470A1 (de)
DE (1) DE102007058048A1 (de)
WO (1) WO2009067971A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103292903B (zh) * 2013-06-09 2014-12-10 哈尔滨工业大学 基于布里渊动态光栅的光谱分析装置及其分析方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1199549A1 (de) * 2000-10-20 2002-04-24 Acterna Eningen GmbH Verfahren und Vorrichtung zur hochauflösenden Spektroskopie unter Verwendung von Stimulierter Brillouin Streuung
DE102004037549A1 (de) * 2004-08-03 2006-03-16 Deutsche Telekom Ag Vorrichtung zur Erzeugung und Modulation eines hochfrequenten Signals
DE102005040968B4 (de) 2005-08-30 2014-05-15 Deutsche Telekom Ag Frequenzmessung an optischen Wellen
DE102006032463A1 (de) * 2006-07-13 2008-01-17 Deutsche Telekom Ag Spektrumanalyse externer optischer Modulatoren

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KARLSSON C J ET AL: "Linearization of the frequency sweep of a frequency-modulated continuous-wave semiconductor laser radar and the resulting ranging performance", APPLIED OPTICS, OPTICAL SOCIETY OF AMERICA, WASHINGTON, DC; US, vol. 38, no. 15, 20 May 1999 (1999-05-20), pages 3376 - 3386, XP002319569, ISSN: 0003-6935, DOI: 10.1364/AO.38.003376 *
See also references of WO2009067971A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007058048A1 (de) 2009-06-04
WO2009067971A1 (de) 2009-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69210864T2 (de) Optisches Zeitbereichsflektometer
DE102007059551B4 (de) Einrichtung und Verfahren zur Messung der Eigenschaften einer Lichtleitfaser
DE602004008902T2 (de) Verteilte faseroptische messungen
EP1891408B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erzeugung und detektion eines raman-spektrums
DE102015103139B3 (de) Verteilte optische Messvorrichtungen und Verfahren zum Ausführen einer Messung
DE69121490T2 (de) Schmalbandige Pulslichtquelle und Verwendung derselben in einer Spannungsdetektionsvorrichtung
DE102010042469A1 (de) Terahertzwellen-Vorrichtung
EP2483647A1 (de) Optisches verfahren und vorrichtung zur ortsaufgelösten messung mechanischer grössen, insbesondere mechanischer schwingungen mittels glasfasern
DE102012104193B4 (de) Zeitlinsenaufbau mit variabler Vergrößerung und dessen Verwendung
EP4012366B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur digitalisierung eines optischen signals sowie zur ortsaufgelösten messung von temperatur und dehnung vermittels brillouin-streuung
EP3816609B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur ferndetektion eines zielgases
EP2220470A1 (de) Schnelle analyse optischer spektren
EP1879009B1 (de) Spektrumanalyse externer optischer Modulatoren
DE102014111309B3 (de) Zeitaufgelöstes Spektrometer und Verfahren zum zeitaufgelösten Erfassen eines Spektrums einer Probe
DE102004022037B4 (de) Verfahren zum Erzeugen eines Frequenzspektrums in Form eines Frequenzkamms und Lasereinrichtung hierfür
DE10346379B4 (de) Verfahren zum Bestimmen des Frequenzgangs eines elektrooptischen Bauelements
EP2220471B1 (de) Hochauflösende phasenmessung an einem optischen signal
DE102005040968A1 (de) Frequenzmessung an optischen Wellen
DE102018117642B4 (de) System für die wellenlängenabhängige Spektroskopie und Verfahren zum Auswerten von Messsignalen bei der wellenlängenmodulierten Spektroskopie
DE102014105139B4 (de) Spektrometer mit einem optischen Wellenlänge-Zeit-Wandler
EP2220469A1 (de) Analyse optischer spektren mit grosser messdynamik
EP2664903A2 (de) Netzwerkanalysator als Teil eines optischen Spektroskops
DE102010023362B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur präzisen Leistungsbestimmung unterhalb der Quantenrauschgrenze
EP3417299A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur spektralanalyse
WO2015075100A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur s-parameter-charakterisierung von elektronischen bauelementen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20100630

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA MK RS

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20111207

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20150510