一种基于相位比较的电光强度调制器啁啾参数测试方法，旨在于提供一种能够满足宽频带，高精度的电光调制器啁啾参数测试的需求，同时避免了实验中对电光探测器校准问题，并利用移频外差结构实现电光调制器啁啾参数的低频测试方法，避免了使用高频带宽的光电探测器。光载波输入到移频外差结构一分为二，上臂的光载波通过待测电光调制器调制，下臂的光载波进行移频及辅助相位调制器调制，两路光信号经过光电探测器拍频转化为电信号，并通过固定电滤波器滤出特定频率的电信号，最后通过示波器得到电信号的时域波形；通过两次调节待测电光强度调制器的偏置电压，观测特定频率的电信号的相位差，计算该相位差获得电光强度调制器的啁啾参数；改变加载在待测调制器上的射频信号频率，重复上述过程，可测得待测电光强度调制器在不同调制频率的啁啾参数。
A Method for Measuring Chirp Parameters of Electro-optic Intensity Modulator Based on Phase Comparison
【技术实现步骤摘要】
一种基于相位比较的电光强度调制器啁啾参数测试方法
本专利技术涉及微波光子学
，具体涉及一种电光强度调制器啁啾参数的测量方法。
技术介绍
随着光纤通信系统高速、宽频带和远距离传输的发展趋势，电光强度调制器已经成为高速光纤通信系统的关键器件之一。传统的马赫曾德尔波导结构电光强度调制器，由于波导结构的不对称性以及上下两臂不同驱动电压损耗，导致了在电光强度调制器在强度调制过程中形成了与光纤色散与紧密联系的啁啾参数，成为限制高速远距离传输的重要因素，因此为提高光纤通信系统的整体传输性能，对于电光强度调制器的啁啾参数的准确测量是非常重要。目前，测量马赫曾德尔结构的电光强度调制器啁啾参数的方法大致分为电域测量法和光域测量法，光域测量法的典型代表为光谱分析法(YQShi,LSYan,AEWillner.High-speedelectro-opticmodulatorcharacterizationusingopticspectrumanalysis.JournalofLightwaveTechnology.2003,21(10):2358-23:NCourjalandJMDudiley.Extinction-ratio-independentmethodforchirpmeasurementsofMach-Zehndermodulators.0pticsExpress.2004,12(3):442-448.)，该方法利用光谱中的光载波与边带的功率比获得电光强度调制器的啁啾参数，但是受限于商用光谱分析仪波长的分辨率(0.01nm)的限制和激光器线宽的影响，无法准确对低频范围内的啁啾参数进行测量；电域测量法包括光鉴频法(JProvostandFGrillot.MeasuringtheChirpandtheLinewidthEnhancementFactorofOptoelectronicDeviceswithaMach-ZehnderInterferometer.IEEEPhotonicsJournal.2011,3(3):476-488:JSBakos,GPDjotyan,PN.Ignacz,elal.Generationoffrequency-chirpedlaserpulsesbyanelectro-opticamplitudemodulator.OpticsandLasersinEngineering.2009,47(1):19-23.)、外差法(ERogersj,JLCarini,JAPechkis,elal.CharacterizationandcompensationoftheresidualchirpinaMach-Zehnder-typeelectro-opticalintensitymodulator.OpticsExpress.2010,18(2):1166-1176；DJKrauseandJCCartledge.TechniqueforMeasuringtheOpticalPhaseTransferFunction.IEEEPhotonicsJournal.2004,16⑶：1915-1917.)、光纤传输法(FDevaux，YSorelandJFKerdiles.Simplemeasurementoffiberdispersionandofchirpparameterofintensitymodulatedlightemitter.JournalofLightwaveTechnology.1993,11(12):1937-1940.)，其中光鉴频法利用干涉仪法将待测器件的幅频和相频响应提取出来用于测量啁啾参数，但是干涉仪受温度影响很大，且对干涉仪的自由光谱范围(FSR)的带宽与分辨率有很高的要求，且调节复杂；外差法利用光外差技术测量调制器的相位和幅度信息之比直接获得啁啾参数，但受到激光器稳定性的影响，且局限于低带宽的时域测量；光纤传输法利用强度调制光信号在色散光纤中的传播特性，易受到光纤长度以及环境的影响。在所有的电域方法中都需要对光电探测器进行额外的校准。
技术实现思路
本专利技术旨在于提供一种能够满足宽频带，高精度的电光调制器啁啾参数测试的需求，同时避免了实验中对电光探测器校准问题，并利用移频外差结构实现电光调制器啁啾参数的低频测试方法，避免了使用高频带宽的光电探测器。本专利技术技术方案如下：本专利技术公开一种基于相位比较的电光调制器啁啾参数测试方法，包括一下步骤：S1：搭建的测试结构，包括激光器(1)、移频外差模块(15)、光电探测器(9)、固定电滤波器(10)和示波器(11)。所述移频外差模块(15)由1×2光耦合器(2)分成上下两臂，并由由1×2光耦合器(8)耦合。上臂由偏振控制器(3)、待测电光强度调制器(5)、微波信号源1(12)、直流信号源(13)组成。下臂由偏振控制器(4)、声光移频器(6)、辅助相位调制器(7)、微波信号源2(14)组成。其中激光器(1)、1×2光耦合器(2)、偏振控制器(3)、待测电光强度调制器(5)、偏振控制器(4)、声光移频器(6)、相位调制器(7)、1×2光耦合器(8)和光电探测器(9)之间光连接，待测电光强度调制器(5)和微波信号源1(12)、直流信号源(13)之间以及辅助相位调制器(7)和微波信号源2(14)之间电连接。光电探测器(9)、固定电滤波器(10)和示波器(11)之间电连接；S2：所述待测电光强度调制器(5)为马赫曾德尔电光强度调制器(MZM)；S3：声光移频器使下臂光载波产生fs频移，微波信号源1(12)产生频率为f1的正弦信号a加载到待测电光强度调制器上，微波信号源2(14)产生频率为f2的正弦信号b加载到辅助相位调制器(7)上，直流信号源(13)产生的直流信号c加载在待测电光强度调制器(5)，上下两臂调制的光信号通过1×2光耦合器(8)耦合送入光电探测器进行光电转换，并依次通过固定电滤波器(10)、示波器(11)得到固定频率电信号的时域波形，固定的电信号频率fi＝(f1-f2)+fs或fi＝(f1-f2)-fs。合理调节f2，保证在固定电滤波器的工作带宽内只存在fi一个频率的电信号；S4：再次调节直流信号源(13)产生的直流信号d加载在待测电光强度调制器(5)，通过示波器(11)得到固定频率电信号的时域波形，固定的电信号仍为频率fi＝(f1-f2)+fs或fi＝(f1-f2)-fs；S5：以示波器采集的固定电信号fi＝(f1-f2)-fs为例，其时域信号β为测量结构所引入的固有光相位常数，电信号存在与直流偏置有关的相位角其中分别为MZM上下臂的直流偏置相位，m1,m2分别为MZM上下臂的调制系数，γ为MZM上下两臂分光比；S6：调节直流偏置至最大偏置点和最小偏置点，使MZM输出光功率达到最大值Pmax和最小值Pmin并由光功率计进行测量，由消光比公式计算MZM上下两臂分光比γ；S7：调节直流偏置至最大偏置点，使S8：调节直流偏置至正交偏置点，使S9：计算两次在示波器显示的固定电信号波形的相位差值由三角函数计算出MZM上下臂调制系数比S10：将上下臂分光比γ、上下臂调制系数比代入到啁啾参数公式即可获得该调制频率下的啁啾参数α；S11：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于相位比较的电光强度调制器啁啾参数测试方法，其特征在于以下步骤：S1：搭建的测试结构，包括激光器(1)、移频外差模块(15)、光电探测器(9)、固定电滤波器(10)和示波器(11),所述移频外差模块(15)由1×2光耦合器(2)分成上下两臂，并由由1×2光耦合器(8)耦合,上臂由偏振控制器(3)、待测电光强度调制器(5)、微波信号源1(12)、直流信号源(13)组成,下臂由偏振控制器(4)、声光移频器(6)、辅助相位调制器(7)、微波信号源2(14)组成,其中激光器(1)、1×2光耦合器(2)、偏振控制器(3)、待测电光强度调制器(5)、偏振控制器(4)、声光移频器(6)、辅助相位调制器(7)、1×2光耦合器(8)和光电探测器(9)之间光连接，待测电光强度调制器(5)和微波信号源1(12)、直流信号源(13)之间以及辅助相位调制器(7)和微波信号源2(14)之间电连接,光电探测器(9)、固定电滤波器(10)和示波器(11)之间电连接；S2：所述待测电光强度调制器(5)为马赫曾德尔电光强度调制器(MZM)；S3：声光移频器使下臂光载波产生fs频移，微波信号源1(12)产生频率为f1的正弦信号a加载到待测电光强度调制器上，微波信号源2(14)产生频率为f2的正弦信号b加载到辅助相位调制器(7)上，直流信号源(13)产生的直流信号c加载在待测电光强度调制器(5)，上下两臂调制的光信号通过1×2光耦合器(8)耦合送入光电探测器进行光电转换，并依次通过固定电滤波器(10)、示波器(11)得到固定频率电信号的时域波形，固定的电信号频率fi＝(f1‑f2)+fs或fi＝(f1‑f2)‑fs,合理调节f2，保证在固定电滤波器的工作带宽内只存在fi一个频率的电信号；S4：再次调节直流信号源(13)产生的直流信号d加载在待测电光强度调制器(5)，通过示波器(11)得到固定频率电信号的时域波形，固定的电信号仍为频率fi＝(f1‑f2)+fs或fi＝(f1‑f2)‑fs；S5：以示波器采集的固定电信号fi＝(f1‑f2)‑fs为例，其时域信号...
【技术特征摘要】
1.一种基于相位比较的电光强度调制器啁啾参数测试方法，其特征在于以下步骤：S1：搭建的测试结构，包括激光器(1)、移频外差模块(15)、光电探测器(9)、固定电滤波器(10)和示波器(11),所述移频外差模块(15)由1×2光耦合器(2)分成上下两臂，并由由1×2光耦合器(8)耦合,上臂由偏振控制器(3)、待测电光强度调制器(5)、微波信号源1(12)、直流信号源(13)组成,下臂由偏振控制器(4)、声光移频器(6)、辅助相位调制器(7)、微波信号源2(14)组成,其中激光器(1)、1×2光耦合器(2)、偏振控制器(3)、待测电光强度调制器(5)、偏振控制器(4)、声光移频器(6)、辅助相位调制器(7)、1×2光耦合器(8)和光电探测器(9)之间光连接，待测电光强度调制器(5)和微波信号源1(12)、直流信号源(13)之间以及辅助相位调制器(7)和微波信号源2(14)之间电连接,光电探测器(9)、固定电滤波器(10)和示波器(11)之间电连接；S2：所述待测电光强度调制器(5)为马赫曾德尔电光强度调制器(MZM)；S3：声光移频器使下臂光载波产生fs频移，微波信号源1(12)产生频率为f1的正弦信号a加载到待测电光强度调制器上，微波信号源2(14)产生频率为f2的正弦信号b加载到辅助相位调制器(7)上，直流信号源(13)产生的直流信号c加载在待测电光强度调制器(5)，上下两臂调制的光信号通过1×2光耦合器(8)耦合送入光电探测器进行光电转换，并依次通过固定电滤波器(10)、示波器(11)得到固定频率电信号的时域波形，固定的电信号频率fi＝(f1-f2)+fs或fi＝(f1-f2)-fs,合理调节f2，保证在固定电滤波器的工作带宽内只存在fi一个频率的电信号；S4：再次调节直流...
【专利技术属性】
技术研发人员：张尚剑，金奇峰，王梦珂，何禹彤，张旨遥，张雅丽，刘永，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51
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