众所周知，电磁波有四个基本参量：幅值、频率、相位和偏振态。那么对于光信号，它的幅值代表了亮度，频率代表了颜色。其中亮度很容易通过光功率计来测量，简单的波长值可以通过光谱仪或者波长计来检测。市面上光谱仪基于光纤光栅原理其分辨率一般是20pm（2GHz），即使是波长计也只有1pm（100MHz）。随着科学研究的发展，光谱仪更高精细度的检测越来越受到大家的欢迎。下面简单介绍一款基于高速扫描光源的相干光谱分析仪，其分辨率理论值可以到KHz级别，而且由于相干接收机的高灵敏度，该方案也可以直观检测微弱光信号的精细光谱。

由于光通信技术的高速发展，波长连续可调谐光源和相干接收机技术已十分成熟。可调谐光源的线宽常规100KHz级别(特殊的20KHz)，外腔激光器的扫描速度一般62.5GHz/s,后面根据这些参数会估算其光谱分辨率。相干光谱分析仪结构图如下：

 备注：扫描光源可工作在感兴趣的波长范围；平衡相干探测可尽大可能减小探测噪声，提高测量信噪比。

首先假设输入光信号如下：

  

As（t）为输入光信号强度，υs为光频率，Фs（t）为光相位

本征光信号如下：

ALo（t）为输入光信号强度，υLo为光频率，ФLo（t）为光相位

假定低通滤波器的瞬态响应为高斯形态，则差分探测光电流如下：

    R为光电探测器灵敏度，ψ为输入光和本征光的耦合相位，γ是频率扫描速率

    根据此可很容易分析出待测输入光光谱。

那么相干光谱分析仪的光谱分辨率如何来估算呢，首先其主要取决于本振光线宽和低通滤波器的带宽，具体关系如下：

       

若低通滤波器带宽是500kHz，γ是62.5GHz，那么光谱分辨率接近125KHz。

实验条件：

本征光：波长范围C段，保偏输出功率20mw，线宽100KHz，扫描速度62.5GHz/s,相对强度噪声＜-155dB/Hz；

待测光：1550nm单频激光

低通滤波器：带宽500KHz

ADC：采样速率5MHz，采样精度12位，对应采样间隔31.25KHz（高于光谱分辨率）

测试结果：

光电流响应曲线：

输入光谱：

很显然，光电流的响应曲线和理论值很接近，其强度正比于cos（πγt²+ψ）

另外如果输入光的相位变化是线性变化，那么该方法还可以一起将其提取出来。但是实际情况由于本征光在扫描时其相位并不连续，特别是在大范围扫描。

下面是调制后RZ和NRZ光谱对比图：

普通光谱仪测试图：

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