多通道并行的光器件频谱响应测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多通道并行的光器件频谱响应测量方法，包括：步骤1、将微波信号调制于第一光频梳信号，生成多通道载波抑制光双边带信号；然后将其与第二光频梳信号耦合，生成多通道非对称光双边带信号，即为探测光信号；第一、第二光频梳信号的梳齿频率间隔不同；步骤2、令探测光信号通过待测光器件后进行光电转换，然后从中并行提取出待测光器件在每个通道的频谱响应；步骤3、将待测光器件在每个通道上的频响组合为待测光器件完整的频谱响应。本发明专利技术还公开了一种多通道并行的光器件频谱响应测量装置。本发明专利技术可同时实现高分辨率、大范围的快速高精度测量，杜绝了不同通道的相互串扰，有效消除接收机的频率依赖性及调制非线性引起的测量误差。

【技术实现步骤摘要】
多通道并行的光器件频谱响应测量方法及装置
本专利技术涉及一种光器件频谱响应测量方法，尤其涉及一种多通道并行的光器件频谱响应测量方法及装置，属于光器件测量

技术介绍
近年来，随着光通信的迅速发展和普及，光子技术得到了快速的发展和不断的完善，对在光器件制造、生产、应用、检测等过程中必不可少的光器件测量技术的要求也越来越高。然而，现有的光器件测量技术存在着测量精度与分辨率不高、测量范围小等诸多问题。1998年J.E.Roman提出了基于光单边带调制的光矢量分析方法[J.E.Román,M.Y.Frankel,andR.D.Esman,"Spectralcharacterizationoffibergratingswithhighresolution,"Opt.Lett.,vol.23,no.12,pp.939-941,Jun.1998.]。受益于成熟的电频谱分析技术，基于光单边带调制的光矢量分析方法可以将粗粒度的光域扫频转换成高精细的电域扫频，使得测量分辨率大大提高，理论上可达到Hz量级(已有的商业光矢量分析仪的分辨率是200MHz)，实现了高分辨率、高精度的光器件测量。但基于光单边带调制的光矢量分析方法受限于目前的电频谱分析技术，只能在50GHz范围内实现高精度的电频谱分析，且测量精确度受到调制非线性引起的高阶边带影响。最近，卿婷等人在“Opticalvectoranalysisbasedonasymmetricalopticaldouble-sidebandmodulationusingadual-drivedual-parallelMach-Zehndermodulator”(T.Qing,S.P.Li,M.Xue,W.Li,N.H.ZhuandS.L.Pan,"Opticalvectoranalysisbasedonasymmetricalopticaldouble-sidebandmodulationusingadual-drivedual-parallelMach-Zehndermodulator,"OpticsExpress,vol.25,no.5,pp.4665-4671,Mar.2017.)提出的基于非对称双边带调制的光器件测量方法，能实现幅度响应和相位响应的同时测量，并将测量范围提高为基于单边带调制的光器件测量方法的两倍，且测量精确度不受调制非线性引起的高阶边带影响。但是，此方法仍无法满足光器件动辄几THz的测量范围。为了进一步提高测量范围，薛敏等人在“Widebandopticalvectornetworkanalyzerbasedonopticalsingle-sidebandmodulationandopticalfrequencycomb”(M.Xue,Y.J.Zhao,X.W.GuandS.L.Pan,"Performanceanalysisofopticalvectoranalyzerbasedonopticalsingle-sidebandmodulation,"JournaloftheOpticalSocietyofAmericaB,vol.30,no.4,pp.928-933,Apr.2013.)中将光频梳与基于光单边带调制的光矢量分析技术相结合，使得测量范围大大增加，但该方法的缺点是：1、每个通道需依次测量，假如测量一个通道的时间是T，则测量N个通道的时间即为NT，拓展的测量范围越大，测量时间越长，这与实际需求相悖，实际测量中要求测量时间越短越好，测量效率才能提高；2、由于实际中滤波器的抑制比是有限的，在一根梳齿被滤出的情况下，其他梳齿仍有残留，这些残留的梳齿也会产生调制信号，其中不仅包括单边带信号，还包括高阶边带，这些信号会在光电探测器中与相邻边带或残留梳齿信号拍频，产生与测量结果相同的频率分量，不同通道相互串扰，造成极大的测量误差；3、有波长依赖性，载波的波长一旦改变，就需要后续的测量装置中心波长发生改变。为了实现快速测量，2015年戴一堂等人在“一种用于测量光器件频率响应的装置和方法”(CN201510345041.9)中使用了重复频率不同的两列光频梳，第一光频梳作为探测信号，经过待测器件，获取其幅度与相位信息，第二光频梳作为基准信号，第一光频梳与第二光频梳在光电探测器中拍频，由于两列光频梳的重复频率不同，因此每个通道中探测信号与基准信号的频率差不同，从而不同通道的幅度和相位信息可以在频率上区分开。该方法的优点是可以一次性测量所有第一光频梳所覆盖的频率点上的幅度与相位信息，适合测量快速变化的物理现象。该方法的缺点：1、测量点数等于光频梳梳齿数，因此分辨率非常低，不适合测量窄谱光器件；2、若要保证一定的分辨率，则光频梳的重复频率要小，导致测量范围较小，不适合测量宽谱光器件；3.为了达到快速测量的目的，必须使用时域接收法(DSP或示波器等时域采样仪器)，而不能得到较高的信噪比和较大的动态范围。由上述分析可知，同时达到大测量范围、高分辨率、快速的测量要求是非常困难的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种多通道并行的光器件频谱响应测量方法及装置，可同时实现高分辨率、大范围的快速高精度测量，杜绝不同通道的相互串扰，有效消除接收机的频率依赖性及调制非线性引起的测量误差。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：一种多通道并行的光器件频谱响应测量方法，包括以下步骤：步骤1、通过以下方法获得探测光信号：将微波信号调制于第一光频梳信号，生成多通道载波抑制光双边带信号，第一光频梳信号的每个梳齿对应一个通道；然后将所述多通道载波抑制光双边带信号与第二光频梳信号耦合，生成多通道非对称光双边带信号，即为所述探测光信号；所述第一光频梳信号与第二光频梳信号的梳齿频率间隔不同；步骤2、令探测光信号通过待测光器件后进行光电转换，然后从转换后的电信号中并行提取出待测光器件在每个通道的频谱响应；步骤3、将待测光器件在每个通道上的幅频响应和相频响应组合为待测光器件完整的频谱响应。优选地，步骤2中并行提取出待测光器件在每个通道的频谱响应的具体方法如下：从转换后的电信号中并行提取出每个通道的频谱响应，然后从所述每个通道的频谱响应中分别去除测量系统在相应通道的频谱响应，得到待测光器件在每个通道的频谱响应。进一步地，测量系统在每个通道的频谱响应通过以下并行方法获取：从所述探测光信号分出一路并行的参考信号，直接对这一路参考信号进行光电转换并从转换后的电信号中并行提取出每个通道的频谱响应，即为测量系统在每个通道的频谱响应。优选地，所述微波信号为微波扫频信号。优选地，所述第一光频梳信号与第二光频梳信号满足以下条件：|ωshift|>|(N-1)Δω′|,ifωshift<0,Δω′>0orωshift>0,Δω′<0其中，ωstart是第一光频梳信号中第一个梳齿的角频率，ωshift是第一光频梳信号中第一个梳齿与第二光频梳信号中第一个梳齿间的频率差，Δω是第一光频梳信号的梳齿频率间隔，Δω′是第一光频梳信号的梳齿频率间隔与第二光频梳信号的梳齿频率间隔之间的频率差，ωsample是频谱响应提取的采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道并行的光器件频谱响应测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、通过以下方法获得探测光信号：将微波信号调制于第一光频梳信号，生成多通道载波抑制光双边带信号，第一光频梳信号的每个梳齿对应一个通道；然后将所述多通道载波抑制光双边带信号与第二光频梳信号耦合，生成多通道非对称光双边带信号，即为所述探测光信号；所述第一光频梳信号与第二光频梳信号的梳齿频率间隔不同；步骤2、令探测光信号通过待测光器件后进行光电转换，然后从转换后的电信号中并行提取出待测光器件在每个通道的频谱响应；步骤3、将待测光器件在每个通道上的幅频响应和相频响应组合为待测光器件完整的频谱响应。

【技术特征摘要】
1.一种多通道并行的光器件频谱响应测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、通过以下方法获得探测光信号：将微波信号调制于第一光频梳信号，生成多通道载波抑制光双边带信号，第一光频梳信号的每个梳齿对应一个通道；然后将所述多通道载波抑制光双边带信号与第二光频梳信号耦合，生成多通道非对称光双边带信号，即为所述探测光信号；所述第一光频梳信号与第二光频梳信号的梳齿频率间隔不同；步骤2、令探测光信号通过待测光器件后进行光电转换，然后从转换后的电信号中并行提取出待测光器件在每个通道的频谱响应；步骤3、将待测光器件在每个通道上的幅频响应和相频响应组合为待测光器件完整的频谱响应。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤2中并行提取出待测光器件在每个通道的频谱响应的具体方法如下：从转换后的电信号中并行提取出每个通道的频谱响应，然后从所述每个通道的频谱响应中分别去除测量系统在相应通道的频谱响应，得到待测光器件在每个通道的频谱响应。3.如权利要求2所述方法，其特征在于，测量系统在每个通道的频谱响应通过以下并行方法获取：从所述探测光信号分出一路并行的参考信号，直接对这一路参考信号进行光电转换并从转换后的电信号中并行提取出每个通道的频谱响应，即为测量系统在每个通道的频谱响应。4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述微波信号为微波扫频信号。5.如权利要求1～4任一项所述方法，其特征在于，所述第一光频梳信号与第二光频梳信号满足以下条件：|ωshift|>|(N-1)Δω′|,ifωshift<0,Δω′>0orωshift>0,Δω′<0其中，ωstart是第一光频梳信号中第一个梳齿的角频率，ωshift是第一光频梳信号中第一个梳齿与第二光频梳信号中第一个梳齿间的频率差，Δω是第一光频梳信号的梳齿频率间隔，Δω′是第一光频梳信号的梳齿频率间隔与第二光频梳信号的梳齿频率间隔之间的频率差，ωsample是频谱响应提取的采样带宽，N为第一光频梳信号的梳齿数。6.一种多通道并行的光器件频谱响应测量装置，其特征在于，包括：探测光...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘时龙，卿婷，李树鹏，薛敏，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32