本發(fā)明屬于光譜分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于受激布里淵效應(yīng)的光譜分析系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：
光譜分析是諸如通信、傳感、分子光譜儀、微波生成等光學(xué)應(yīng)用中的關(guān)鍵診斷工具。例如使用光學(xué)方法對光纖通信系統(tǒng)中傳輸?shù)某咚俾市盘栠M(jìn)行光譜測量得到調(diào)制頻率近似值，是診斷和監(jiān)視傳輸信號的一種有效手段；激光光譜包含輻射特性大部分信息，因此激光光譜測量對于光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和實現(xiàn)具有重要作用。目前，常用的是基于光柵衍射的光譜分析儀，它具有寬光譜范圍和高掃描速度等優(yōu)點，通常其最好的儀器分辨率被限制在～2GHz。需要更高分辨率時，通常采用基于均差或外差技術(shù)的光譜分析儀。均差技術(shù)需要一個頻率很接近待測源的本地振蕩器，通常難以實現(xiàn)，特別是對于超高分辨率(<10MHz)。外差技術(shù)可克服這一缺陷，雖然該技術(shù)較為主流，但其缺點也很明顯，它需要諸如聲光調(diào)制器和RF或微波源等昂貴光學(xué)元件驅(qū)動；需要很長的光纖，例如5KHz分辨率需要40Km光纖，此時光纖的損耗和非線性效應(yīng)不能忽略，這會影響最終的信號。隨著新一代光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，特別是各種先進(jìn)調(diào)制格式的應(yīng)用，以及新型光學(xué)器件的發(fā)展，他們通常需要pm量級或更好的光譜分辨能力，以上光譜分析技術(shù)顯然難以滿足應(yīng)用需求。針對這一現(xiàn)狀，出現(xiàn)了一種很有前途的高光譜分析原理--基于光纖受激布里淵效應(yīng)。該光譜分析的基本原理是，受激布里淵散射允許選擇待測光學(xué)信號的特定光譜成分放大以進(jìn)行分析。即待測信號與特性波長的窄帶泵浦信號按相向傳播方向注入光纖，當(dāng)泵浦信號強度足夠大，并且滿足所需的空間相干性時，會在光纖中發(fā)生受激布里淵效應(yīng)，產(chǎn)生一個與泵浦信號傳播方向相反的后向散射信號，該信號頻率等于泵浦信號頻率加上與泵浦信號頻率相關(guān)的布里淵頻移，后向散射信號強度由泵浦信號和待測信號強度決定，同時也與相互作用的光纖類型、長度、偏振特性等因素有關(guān)。因此通過不斷改變?nèi)肷浔闷中盘栴l率，就可實現(xiàn)對待測信號對應(yīng)頻率范圍的光譜成分測量。目前已有的幾個基于受激布里淵效應(yīng)的光譜分析技術(shù)，他們的最好光譜分辨率能力由于受激布里淵增益曲線譜寬的限制，最好水平只能到數(shù)十MHz，并且由于待測信號未放大組分等背景信號的存在，帶外光譜的光學(xué)抑制比較差，限制了該技術(shù)的發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種分辨率增強的基于受激布里淵效應(yīng)的超高光譜分析系統(tǒng)及方法，設(shè)計合理，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，具有良好的推廣價值。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于受激布里淵效應(yīng)的光譜分析系統(tǒng)，包括窄帶可調(diào)諧激光器、幅度調(diào)制器、布里淵譜銳化組件、偏振控制器、光學(xué)環(huán)路器、單模光纖鏈路、光隔離器、探測系統(tǒng)以及控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述窄帶可調(diào)諧激光器，被配置為用于產(chǎn)生泵浦信號；所述幅度調(diào)制器，被配置為用于對輸入的泵浦信號進(jìn)行幅度調(diào)制；所述布里淵譜銳化組件，由分束器、馬赫-曾德調(diào)制器、第一摻鉺光纖放大器、第二摻鉺光纖放大器、第一偏振控制器、第二偏振控制器以及耦合器組成，被配置為用于產(chǎn)生光譜分辨率增強所需的受激布里淵增益和衰減泵浦信號；所述光學(xué)環(huán)路器，被配置為用于使受激布里淵后向散射光和泵浦信號光在光纖末端解耦合而不引起信號光功率的損失；所述單模光纖鏈路，被配置為用于提供泵浦信號和待測信號相互作用產(chǎn)生受激布里淵效應(yīng)所需的介質(zhì)；所述光隔離器，被配置為用于阻止任何可能干擾外部待測信號源輸出光學(xué)信號；所述偏振控制器，包括第一偏振控制器、第二偏振控制器、第三偏振控制器和第四偏振控制器；所述第一偏振控制器、第二偏振控制器和第三偏振控制器，被配置為用于控制待測信號和泵浦信號間的偏振狀態(tài)；所述第四偏振控制器，被配置為用于提取受激布里淵效應(yīng)產(chǎn)生的相關(guān)放大譜信號，抑制無關(guān)背景信號的干擾；所述探測系統(tǒng)，采用同步探測工作模式，被配置為用于探測受激布里淵效應(yīng)產(chǎn)生的相關(guān)放大譜信號；所述控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，被配置為用于采集并獲取探測系統(tǒng)輸出的光譜信號并控制整個光譜分析系統(tǒng)的工作；窄帶可調(diào)諧激光器產(chǎn)生泵浦信號并傳輸至幅度調(diào)制器，幅度調(diào)制器對泵浦信號進(jìn)行幅度調(diào)制后傳輸至布里淵譜銳化組件，布里淵譜銳化組件中的分束器將泵浦信號分為增益泵浦信號和衰減泵浦信號，并分別傳輸至第一摻鉺光纖放大器和馬赫-曾德調(diào)制器；馬赫-曾德調(diào)制器對衰減泵浦信號進(jìn)行頻率調(diào)制，產(chǎn)生滿足要求的以增益譜信號峰值頻率為中心對稱分布的一對衰減泵浦信號，第一摻鉺光纖放大器和第二摻鉺光纖放大器分別對增益泵浦和一對衰減泵浦信號進(jìn)行放大處理，并分別傳輸至第一偏振控制器和第二偏振控制器，第一偏振控制器和第二偏振控制器分別對增益泵浦和一對衰減泵浦信號進(jìn)行偏振控制，并傳輸至耦合器，經(jīng)過耦合器處理的泵浦信號經(jīng)光學(xué)環(huán)路器進(jìn)入單模光纖鏈路的一端；外部待測信號經(jīng)過光隔離器和第三偏振控制器進(jìn)入單模光纖鏈路的另一端；泵浦信號和待測信號在單模光纖鏈路中發(fā)生受激布里淵效應(yīng)，產(chǎn)生受激布里淵后向散射輸出信號，即受激布里淵放大譜信號，并傳輸至光學(xué)環(huán)路器，光學(xué)環(huán)路器將泵浦信號和受激布里淵放大譜信號分開，并傳輸至第四偏振控制器，第四偏振控制器提取有效的受激布里淵放大譜信號，并傳輸至探測系統(tǒng)，探測系統(tǒng)采用同步探測方案探測第四偏振控制器輸出的受激布里淵放大譜信號，并傳輸至控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的采集與獲取并控制光譜分析系統(tǒng)的工作。優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括波長標(biāo)定模塊，其包括基于法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具的相對定標(biāo)器和基于氣體池的絕對定標(biāo)器，被配置為用于對獲取的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行波長標(biāo)定。優(yōu)選地，所述窄帶可調(diào)諧激光器采用外腔式可調(diào)諧激光器。優(yōu)選地，所述單模光纖鏈路采用雙折射單模光纖。此外，本發(fā)明還提到一種基于受激布里淵效應(yīng)的光譜分析方法，該方法采用上述的一種基于受激布里淵效應(yīng)的光譜分析系統(tǒng)，包括如下步驟：步驟1：窄帶可調(diào)諧激光器產(chǎn)生泵浦信號并傳輸至幅度調(diào)制器；步驟2：幅度調(diào)制器對泵浦信號進(jìn)行幅度調(diào)制后傳輸至布里淵譜銳化組件；步驟3：布里淵譜銳化組件中的分束器將泵浦信號分為增益泵浦信號和衰減泵浦信號，并分別傳輸至第一摻鉺光纖放大器和馬赫-曾德調(diào)制器；步驟4：布里淵譜銳化組件中的馬赫-曾德調(diào)制器對衰減泵浦信號進(jìn)行頻率調(diào)制，以產(chǎn)生滿足要求的以增益譜信號峰值頻率為中心對稱分布的一對衰減泵浦信號；步驟5：布里淵譜銳化組件中的第一摻鉺光纖放大器和第二摻鉺光纖放大器分別對增益泵浦和一對衰減泵浦信號進(jìn)行放大處理，并分別傳輸至第...