华中科技大学柯昌剑教授课题组基于光纤中增强受激布里渊散射（SBS）效应和泵浦光频域消偏技术，首次研制出偏振相关性小于1 dB、工作波长范围大于30 nm、带宽为10 MHz量级的超窄带光学滤波器（如图1所示）。由该滤波器作为核心器件构建的光谱分析系统，光谱分辨率高达80 fm，功率稳定性优于0.5 dB。
 

图1 基于SBS效应的偏振与波长无关超窄带光学滤波器结构框图
 

光谱特征是评价光器件与光学系统性能的重要参量之一。对光谱进行超高分辨率分析所得到的精细参数，为研究光器件与光学系统内在变化规律以及优化其性能提供新的途径。传统基于衍射光栅的光谱分析技术分辨率仅为GHz量级，因此寻求新的光谱分析机理、提高光谱分辨能力具有十分重大的意义。

基于新型高非线性光纤中的增强受激布里渊散射效应，通过对声/光模激励与耦合进行操控，可以实现对其布里渊增益谱（BGS）的剪裁，得到单通带、窄带宽的频响特性。但是由于SBS效应的偏振相关性，BGS的形状会随着信号光或泵浦光偏振态的变化而发生改变，极大地限制SBS效应在超窄带滤波领域的应用前景。针对这一难题，柯昌剑教授课题组开发了一种基于马赫-曾德耳干涉仪(MZI)的频域消偏技术。该技术可对扫频工作模式的泵浦光进行消偏，并且具有波长无关的优点。泵浦光经消偏后偏振度可由近100%降低到不足5%（如图2所示）。该新型SBS滤波器在30 nm的波长范围和45 dB的功率动态范围内，偏振相关增益均小于1 dB（如图3所示），且带宽在10 MHz量级（如图4所示）。相关成果以Polarization-and wavelength-independent SBS-based filters for high resolution optical spectrum measurement为题，发表在光学类国际期刊Optics Express [25(18), 20969-20982 (2017)]上。
 

图2 采用频域消偏技术前后，泵浦光的偏振度对比

图3不同信号功率和波长时，SBS滤波器的偏振相关增益

图4 不同信号功率时，偏振无关SBS滤波器的频响特性

由该滤波器作为核心器件构建的“飞米级超高分辨率光谱分析系统”分辨率可达80 fm，同时还具有偏振相关性小、输入信号功率动态范围大等优点。2017年4月，该成果荣获中国光学工程学会创新产品奖、第45届日内瓦国际发明展金奖。

相关研究工作受到国家重大科学仪器与设备开发专项课题、中组部“2019人才计划”青年拔尖人才支持计划、国家自然科学基金面上项目的资助，并得到刘德明教授为主任的下一代互联网接入系统国家工程实验室的大力支持。

文章链接：

https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-25-18-20969