图. 基于非对称光双边带发射机与接收机的光矢量分析方法结构示意图
在国家自然科学基金项目（批准号：61527820）等资助下，南京航空航天大学雷达成像与微波光子学教育部重点实验室潘时龙教授团队在光矢量分析方法研究方面取得重要进展。相关成果以“Optical Vector Analysis with Attometer Resolution, 90-dB Dynamic Range and THz Bandwidth”（具有阿米级分辨率、90 dB动态范围和THz带宽的光矢量分析）为题，于2019年11月13日在Nature Communications （《自然·通讯》）上在线发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-13129-x。
光器件是实现新一代光信息系统（光通信、光传感、光处理、量子计算等）的物理载体。光矢量分析方法作为一种能够测量光器件幅度、相位以及偏振响应的基础测量方法，可在光器件的研制、生产、检测和应用中发挥重要作用。由于不同类型光器件的测量要求各不相同，需要光矢量分析方法具备超高分辨率、超宽带和大动态范围等特性。然而，现有的光矢量分析方法很难同时实现超高分辨率、超宽带和大动态范围测量。
针对上述问题，潘时龙教授团队提出了一种基于非对称光双边带调制的光矢量分析方法（图），将电光调制产生的双边带信号均用作探测信号，可同时满足超高分辨率、超宽带和大动态范围的测量要求。该方法与光学单边带调制的光矢量分析方法相比，在系统带宽不变的情况下，测量范围翻倍的同时也有效提高了测量效率。在接收机端，由于两个探测信号的解调频率与电光调制非线性所产生的高阶边带的频率均不相同，可以很容易区分有用信号和调制非线性带来的干扰信号，进而大幅消除测量误差，提升测量分辨率和动态范围。通过选择超高边带抑制比的移频器件，消除了残留边带，实现了动态范围的进一步提高；采用频率稳定性好、超窄线宽的激光源，将光矢量分析的分辨率提高至接近激光器的线宽；结合光频梳技术、自动控制技术和多通道幅相均衡技术，将测量范围拓展至1THz以上。在实验中，研究人员实现了分辨率为334 Hz、动态范围大于 90 dB、测量范围为1.075 THz的光器件光谱响应测量。研究成果可为前沿光器件的研制和相关物理现象的探索提供有效测量手段。