用于高频宽带电光强度调制器频响特性的精准提取方法技术

本发明专利技术涉及微波光子领域，尤其涉及用于高频宽带电光强度调制器频响特性的精准提取方法，包括双频信号源、频谱分析仪、光电探测器和激光器，待测件将光载波信号从输出端口进入待测件的输入端口，待测件的输出端口连接光电探测器，实现射频信号的光电解调，双频信号源产生的信号通过待测件的端口调制到光载波信号上，在其非线性特性的作用下可通过光电探测器恢复出用于表征待测件频率响应的中频信号，最后通过频谱仪的测量与计算即可得到待测件的响应曲线；本发明专利技术所提出的调制器频率响应特性提取方法可用于不同参数电光强度调制的测试中，在高频、宽带模拟光发射组件的生产、研制过程中发挥重要作用，为雷达、电子对抗等电子信息装备提供基本保障。

Accurate Extraction Method of Frequency Response Characteristics for High Frequency Broadband Electro-optic Intensity Modulator

【技术实现步骤摘要】
用于高频宽带电光强度调制器频响特性的精准提取方法
本专利技术涉及微波光子领域中用于宽带电光调制器频率响应特性表征的方法，尤其涉及用于高频宽带电光强度调制器频响特性的精准提取方法。
技术介绍
微波光子技术凭借其高频、超宽带、低损耗优势，在雷达、通信、电子对抗系统中得到了广泛应用。微波光子技术是微波技术与光电技术相结合的多学科交叉融合形成的面向电子信息系统的关键技术。微波技术灵活的泛在接入能力与光子技术的高速、宽带低损耗能力相结合不仅可以解决现有电子信息系统面临的瓶颈问题，还可以极大地提升装备的综合能力。以电子对抗系统为例，微波光子链路及系统不仅可以支持常规的2GHz～18GHz跨倍频程的宽带信号传输，甚至还可以覆盖到毫米波、亚毫米波信号的传输与处理，因此微波光子技术在未来电子对抗、雷达、通信、导航等应用领域表现出来了宽阔的应用前景。由于微波光子系统是用光的手段来完成微波信号的传输与处理功能，因此微波信号的光调制与解调(即电光光电转换)是微波光子系统的关键。光调制与解调器件的性能指标对微波光子系统的整体性能指标起着决定性的作用，而频率响应又是衡量电光调制器及光电探测器器件能力的一个关键特性。由于电光调制器及光电探测器的输入输出具有频率差异大、接口不匹配的特点，难以用普通商用电学测量仪器对其进行直接表征，因此通常都是通过间接手段来获取电光调制器及光电探测器的频率响应。传统的表征电光调制器及光电探测器频率响应特性的主要方法是：首先用光外差法提取光电探测器的频率响应特性，再以光电探测器的频率响应为参考间接测量电光调制器的频率响应。虽然通过光学外差可以产生超高频率的微波探针信号，但是可调谐激光器粗糙的调谐精度不能保证对光电器件进行精细的频率测量。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种用于高频宽带电光强度调制器频响特性的精准提取方法，包括双频信号源、频谱分析仪、光电探测器和激光器，待测件将光载波信号从输出端口进入待测件的输入端口，待测件的输出端口连接光电探测器，实现射频信号的光电解调，双频信号源产生的信号通过待测件的端口调制到光载波信号上，在其非线性特性的作用下可通过光电探测器恢复出用于表征待测件频率响应的中频信号，最后通过频谱仪的测量与计算即可得到待测件的响应曲线。进一步的，所述双频信号源包括两个信号源和一个合路器，合路器将两个信号源输出的信号合成一路输出。进一步的，所述信号源采用输出频率从10MHz到40GH的射频信号源合路器需要覆盖10MHz到40GHz频率范围。进一步的，所述合路器采用1个10MHz到40GHz频率范围的合路器或者采用分频段覆盖10MHz到40GHz频率范围的多个合路器。进一步的，所述双频信号源产生两个射频信号fRF1、fRF2，并设定其频差为fIF＝(fRF1-fRF2)；则在调制器非线性作用下使得fRF1与fRF2两个信号发生混频，并通过光电探测从光域转换到电域，将此差频信号fIF称为中频信号，通过测量fIF与(fRF1+fRF2)/2之间的变化关系得到调制器的频率响应特性。优选的，中频信号fIF为100MHz。本专利技术较之传统的先校准光电探测器频率响应，再推算电光调制器频率响应的解耦方法具有以下优点：首先，避免了传统方法中基于激光器双波长拍频校准光电探测器频率响应存在频率分辨率低、可支持的计量波长受限的缺点，而本专利技术所涉及到的电光调制器频率特性提取方法由于中频信号固定，因此不需要对光电探测器频率响应进行校准，因此可适应任意波长条件下调制器频率响应的测量要求；其次，由于测试过程中用到的微波信号可由普通商用信号源提供，因此不仅可以保证1Hz的高精度频率分辨能力，实现对调制器频率特性的精细测量；而且信号源于频谱仪可通过上位机控制，便于后续器件的自动化测量；总而言之，本专利技术所提出的调制器频率响应特性提取方法可用于不同参数电光强度调制的测试中，可为高频、宽带模拟光发射组件的生产、研制发挥重要作用，为雷达、电子对抗等电子信息装备提供基本保障。附图说明图1为电光调制器频响特性提取方案图；图2为电光调制器输出光功率随偏置电压的变化关系；图3为调制深度与贝塞尔函数取值之间的关系图；图4为本专利技术的一种优选实施的连接方案。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了解决上述问题，本专利技术提出一种用于高频宽带电光强度调制器频响特性的精准提取方法，如图1，包括双频信号源、频谱分析仪、光电探测器和激光器，待测件将光载波信号从输出端口进入待测件的输入端口，待测件的输出端口连接光电探测器，实现射频信号的光电解调，双频信号源产生的信号通过待测件的端口调制到光载波信号上，在其非线性特性的作用下可通过光电探测器恢复出用于表征待测件频率响应的中频信号，最后通过频谱仪的测量与计算即可得到待测件的响应曲线；在本实施例中，激光器的输出端口1与待测件的输入端口2a连接，双频信号源的输出端口与待测件的输入端口2b连接，待测件的输出端口3c与光电探测器的输入端口3a，光电探测器的输出端口3b与频谱分析仪的输入端口连接。进一步的，所述双频信号源包括两个信号源和一个合路器，合路器将两个信号源输出的信号合成一路输出。进一步的，所述信号源采用输出频率从10MHz到40GH的射频信号源合路器需要覆盖10MHz到40GHz频率范围。进一步的，所述合路器采用1个10MHz到40GHz频率范围的合路器或者采用分频段覆盖10MHz到40GHz频率范围的多个合路器。进一步的，所述双频信号源产生两个射频信号fRF1、fRF2，并设定其频差为fIF＝(fRF1-fRF2)；则在调制器非线性作用下使得fRF1与fRF2两个信号发生混频，并通过光电探测从光域转换到电域，将此差频信号fIF称为中频信号，通过测量fIF与(fRF1+fRF2)/2之间的变化关系得到调制器的频率响应特性。下面结合附图4给出本专利技术的一个具体实施范例，本实施例以本专利技术为前提进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不应限于下述的实施例。参照图4，整个实施范例的连接方式是：激光器的输出保偏光纤与待测件(电光强度调制器)的输入保偏光纤通过光纤连接器连接，待测件输出单模光纤与光电探测器的输入单模光纤通过光纤连接器连接，具有一定频差的两个微波信号由两个独立的信号源提供，并通过微波合路器将这个两个信号源的输出信号合为一路，合路器的输出端口通过同轴电缆连接到待测件的射频输入端口。光电探测器的输出端口连接到频谱分析仪。激光器产生波长为1550nm波段的单色光信号，出光功率为50mW；光电探测器为高响应度的低速光电探测器，饱和光功率＞10dBm，响应度＞0.8mA/mW，带宽为1GHz；信号源的能力需与电光调制器的工作频率范围相匹配，以Ka波段电光调制器为例，信号源1与信号源2需采用输出频率从10MHz到40GH的射频信号源，合路器需要覆盖10MHz到40GHz频率范围(这里可采用分频段覆盖的多个合路器保证10MHz到40GHz的连续覆盖)，频谱分析仪可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于高频宽带电光强度调制器频响特性的精准提取方法，其特征在于，包括双频信号源、频谱分析仪、光电探测器和激光器，待测件将光载波信号从输出端口进入待测件的输入端口，待测件的输出端口连接光电探测器，实现射频信号的光电解调，双频信号源产生的信号通过待测件的端口调制到光载波信号上，在其非线性特性的作用下可通过光电探测器恢复出用于表征待测件频率响应的中频信号，通过频谱仪的测量与计算即得到待测件的响应曲线。

【技术特征摘要】
1.用于高频宽带电光强度调制器频响特性的精准提取方法，其特征在于，包括双频信号源、频谱分析仪、光电探测器和激光器，待测件将光载波信号从输出端口进入待测件的输入端口，待测件的输出端口连接光电探测器，实现射频信号的光电解调，双频信号源产生的信号通过待测件的端口调制到光载波信号上，在其非线性特性的作用下可通过光电探测器恢复出用于表征待测件频率响应的中频信号，通过频谱仪的测量与计算即得到待测件的响应曲线。2.根据权利要求1所述的用于高频宽带电光强度调制器频响特性的精准提取方法，其特征在于，所述双频信号源包括两个信号源和一个合路器，合路器将两个信号源输出的信号合成一路输出。3.根据权利要求2所述的用于高频宽带电光强度调制器频响特性的精准提取方法，其特征在于，所述信号源采用输出频率从10MHz到40GH的射频信号源，合路器需要覆盖10MHz到40GHz频率范围。4.根据权利要求3所述的用于高频宽带电光强度调制器频响特性的精准提取方法，其特征在于，所述合路器采用1个10MHz到40GHz频率范围的合路器或者采用分频段覆盖10MHz到40GHz频率范围的多个合路器。5.根据权利要求1所述的用于高频宽带电光强度调制器频响特性的精准提取方法，其特征在于，所述双频信号源产生两个射频信号fRF1、fRF2，并设定其频差为fIF＝(fRF1-fRF2)；则在调制器非线性作用下使得f...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖永川，瞿鹏飞，孙力军，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆,50