射頻譜是指電磁場的強度包絡的功率譜。光也是一種電磁波，可以做一種載波，具有帶寬大、抗電磁干擾等優點。隨著光通信技術和微波光子學技術等技術迅速發展，光載波的射頻譜測量已被廣泛地運用在了光通信的信號質量監測、無線電通信、雷達系統等科學研究中。目前，該射頻譜測量經典方案是基于電譜儀。它通過將光載波信號通過光電探測器轉換為電信號后，再通過電譜儀來測量其射頻譜信息。由于受限于光電探測器帶寬的限制，一般在100 GHz以下，很難應用在超大射頻帶寬的場景（100 GHz以上）。近年來發展的一種基于交叉相位調制的射頻譜測量方案具有大于100 GHz的探測帶寬。它通過交叉相位調制，將待測光載波信號的射頻譜轉換到探測光的光譜上，然后通過光柵型光譜儀來直接讀取其射頻譜信息。這種方法利用超快的非線性效應，避免了光電探測器的轉換帶寬限制，能測量較大帶寬的射頻譜，目前已有報道可測量高達2.5 THz的帶寬。但由于受限于光譜儀的掃描速率，其射頻譜探測的幀速在KHz量級以下。通過對現有技術的分析，可以發現當前技術在大帶寬射頻譜的實時動態分析這個領域的處理能力極為有限。

武漢光電國家實驗室光電子集成與器件功能實驗室張馳副教授帶領博士生陳燎等人，利用交叉相位調制和超快光譜測試技術，提出了一種超快大帶寬射頻頻譜分析系統，實現了高達800GHz的測量帶寬、91MHz的測量幀速，測量精度控制在3.8 GHz內。系統中，待測光信號的包絡先通過交叉相位調制加載在連續探測光的相位上，從而使該信號的射頻譜加載在探測光附近的光譜上。然后探測光附近的光譜通過先進的超快光譜測試技術-PASTA映射到時域上，最后可用光探測器和實時示波器對所測光信號頻譜進行實時測量。

2017年4月17日，該工作以論文“Real-time broadband radio frequency spectrum analyzer based on parametric spectro-temporal analyzer (PASTA)”發表在Optics Express (Vol. 25 (8), pp. 9416-9425, 2017)上。

圖1、超快大帶寬射頻譜測量原理圖

圖2、(a) 帶寬的測量結果(b) 射頻譜分辨率(c) 500 GHz時連續兩幀圖