双向电光探测器制造技术

一种探测器，包括：主电光调制器(130)；第一(150)和第二(160)光学耦合器，其均具有相应输入(152、162)；直通(154、164)和隔离(156、166)端口；以及参考(170)和测试(174)光学检测器。分别在光学耦合器(150、160)的输入(152、162)处接收参考光和测试光。主电光调制器130包括：RF直通线路(136)，其处于输入(132)与输出(134)RF连接器之间；以及调制器光学路径(138)，其沿着RF直通线路。第一和第二光学耦合器将参考和测试光耦合到调制器光学路径的相对端。参考和测试光学检测器分别耦合到第二和第一隔离端口(166、156)，以生成分别表示沿着RF直通线路的前向和反向RF信号传输的参考和测试IF信号。接收到的参考和测试光在LO频率处受调制，或附属电光调制器(180)得以提供，以对未受调制的接收到的光进行调制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
范围从低RF频率到几百GHz的宽带网络分析连续对操作在扩展到微波(3-30GHz)和毫米波(30-300GHz)频率的宽带兴趣频率范围中的测试装备的制造商提出困难的技术挑战。用在高性能微波和毫米波网络分析器中的无源和有源RF组件都表示现有技术，但所提出的解决方案在很多方面仍是不足的。例如，毫米波网络分析器的典型示例可以包括毫米波探测器，其特征是使用现有技术电火花线切割加工(EDM)制造的精密加工的有向耦合器、多个高带宽双平衡式混频器电路、频率乘法器和放大器的链。然而，归因于缺少能够正确地驱动双平衡式混频器的宽带平衡-不平衡转换器(balun)，当组装这些组件以形成探测器时，可能无法实现组件单独地提供的性能。毫米波探测器中的另一问题是归因于所需的大量宽带线性放大器导致的高功率耗散。每探测器10W的功率耗散是不寻常的。以传统技术中的光学组件替代毫米波探测器的一些电子组件对于上述一些问题提供解决方案。例如，以具有合理响应度并且因此功率效率的高带宽光电二极管(PD)替换电乘法器和放大器的链减少探测器的功率耗散。然而，合适的光电二极管并不容易以合理的成本可得到。即使合适的光电二极管的价格显著下降，实质性电设计挑战也仍存在。宽带有向耦合器对于加工是非常昂贵的，并且背对背连接的多个有向耦合器需要获得足够的隔离。这些问题贯穿毫米波频率范围是严重的，其中，严重性随着增加频率增加。光学组件的另一潜在益处是用于以超宽带光学平衡-不平衡转换器替代电平衡-不平衡转换器的能力。操作在大于大约50GHz的频率处的宽带电平衡-不平衡转换器并不容易可得到。在电子组件由传统技术中的光学组件替换的情况下，需要另一宽带有源电路(即下转换混频器)。典型探测器具有两个下转换混频器，一个用于参考，一个用于测试。虽然宽带双平衡式环形混频器电路的设计可能显得相对平凡(仅需要四个标称上相同的二极管)，但寄生电阻、电容、电感贯穿毫米波频率范围使得设计是有挑战的，其中，挑战随着增加频率增加。此外，封装的电性质随着增加频率变得更有问题：具体地说，芯片与陶瓷载体之间的信号和大地发射的设计变得更关键。多模式激励(即，不期望地生成除了想要的传输线路模式之外的电磁模式)随着增加频率变得更有可能。为了解决该问题，芯片和陶瓷载体都必须薄化到机械脆性点。宽带网络分析所经受的另一问题通俗地称为“混频器反弹”。当一个探测器的混频器所生成的并且通过待测试设备(DUT)耦合到另一探测器的混频器中的混频器镜像产物不经意地对DUT进行重新采样时，混频器反弹产生。这样使得具有插入增益/损耗随着频率的大变化的DUT展现不期望的类似重影的部分传输假象。在传统的典范网络分析器中，放大器内插在有向耦合器(耦合和隔离)端口与混频器之间，以改进隔离度并且减少混频器反弹。然而，用于毫米波频率范围的放大器是昂贵的，具有高功率耗散，并且可能不一定提供足够的隔离度。因此，所需的是一种双向电光探测器拓扑，其能够在延伸到微波和毫米波频率的兴趣频率范围中操作，并且其基于电子组件或基于电子和光学组件的混合不遭受传统探测器的性能缺点、高成本和高功率耗散。附图说明图1和图2是示出在此所公开的双向电光探测器(DDEOP)的相应示例的示意图。图3A和图3B是分别示出具有内部激光光源并且从外部激光光源接收光的图1所示的DDEOP的示例的框图。图4A和图4B是分别示出具有内部激光光源并且从外部激光光源接收光的图2所示的DDEOP的示例的框图。图5是示出响应于本地振荡器信号生成受调制的参考光和受调制的测试光的激光光源的示例的示意图。图6是示出生成不受调制的参考光和不受调制的测试光的激光光源的示例的示意图。图7和图8是分别示出在此所公开的单端口网络分析系统和多端口网络分析系统的示例的框图。图9是示出所计算的上述DDEOP的主电光调制器的示例的有效方向性针对RF频率的示例的曲线图。图10是示出上述DDEOP的主电光调制器的示例的RF直通线路与调制器光学路径之间的归一化有效耦合的频率依赖性的曲线图。图11和图12是示出在低频率处提供较大方向性的主电光调制器的示例的示意图。图13和图14是示出在不同波长处生成受调制的参考光和受调制的测试光的双激光器激光光源的相应示例的示意图。图15是示出在不同波长处生成不受调制的参考光和不受调制的测试光的激光光源的示例的示意图。图16是示出贡献于上述DDEOP的参考光学检测器响应于受LO信号和RF信号所调相的参考光所生成的参考IF信号的七个有关光学频调。图17是示出适合于将相位调制转换为幅度调制的全通滤波器的示例的示意图。具体实施方式在此公开双向电光探测器(DDEOP，发音为“滴滴沃普”)的实施例。在此，术语“双向”指代探测器的分布式电光学耦合结构固有的两个传输方向。探测器包括两个光学检测器，每一个用于传输方向中的每一个。在此所公开的双向电光探测器(DDEOP)基于具有沿着调制器光学路径定位的RF直通线路的纵向有向电光调制器。来自主机网络分析器的RF信号作为前向RF信号在前向方向上沿着RF直通线路传输到待测试设备(DUT)。前向RF信号的一部分受DUT反射，并且作为反向RF信号在反向方向上沿着RF直通线路传输。参考光在前向方向上沿着调制器光学路径传输，并且受前向RF信号调制。测试光在反向方向上沿着调制器光学路径传输，并且受反向RF信号调制。主机网络分析器附加地生成本地振荡器信号，其在频率上距RF信号偏离达中间频率。参考光和测试光附加地受本地振荡器信号调制。在沿着调制器光学路径传输之后，参考光和测试光分别耦合到参考光学检测器和测试光学检测器中。在参考光学检测器中，前向RF信号所生成的边带和本地振荡器信号所生成的边带差拍，以生成表示前向RF信号的参考IF信号。在测试光学检测器中，反向RF信号所生成的边带和本地振荡器信号所生成的边带差拍，以生成表示反向RF信号的测试IF信号。可以根据参考IF信号和测试IF信号确定DUT在RF信号的频率处的性质。图1是示出在此所公开的双向电光探测器(DDEOP)的示例100的示意图。图2是示出在此所公开的双向电光探测器(DDEOP)的另一示例102的示意图。对应于DDEOP 100的元件的DDEOP 102的元件是使用相同标号指示的，并且将不单独描述。在以下描述中，术语参考和测试仅用于使用网络分析中惯常使用的术语学将DDEOP的元件彼此区分。使用这些术语并非将元件的功能限制为所命名的那样：例如，命名为参考的元件可以用于生成用于对网络分析器的测试输入的输入的信号，并且反之亦然。DDEOP 100和102均包括主电光调制器130、第一光学耦合器150、第二光学耦合器160、参考光学检测器170、测试光学检测器174。主电光调制器130包括输入RF连接器132、输出RF连接器134、连接在输入RF连接器132与输出RF连接器134之间的RF直通线路136、调制器光学路径138。调制器光学路径138沿着RF直通线路136在第一端140与第二端142之间延伸。第一光学耦合器150包括第一输入端口152、第一直通端口154、第一隔离端口156。第一输入端口152光耦合为接收参考光LR。第一直通端口154光耦合到主电光调制器130的调制器光学路径138的第一端14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向电光探测器，其包括：主电光调制器，其包括输入射频(RF)连接器、输出RF连接器、连接在输入RF连接器与输出RF连接器之间的RF直通线路、在第一端与第二端之间沿着RF直通线路延伸的调制器光学路径；第一光学耦合器，其包括：输入端口，其光耦合为接收受调制的参考光；直通端口，其光耦合到调制器光学路径的第一端；以及第一隔离端口；第二光学耦合器，其包括：输入端口；直通端口，其光耦合到调制器光学路径的第二端；以及第二隔离端口，输入端口光耦合为接收受调制的测试光，受调制的测试光以及受调制的参考光是在本地振荡器频率处受调制的；参考光学检测器，其光耦合到第二隔离端口，以生成表示沿着RF直通线路的前向RF信号传输的参考中间频率(IF)电信号；以及测试光学检测器，其光耦合到第一隔离端口，以生成表示沿着RF直通线路的反向RF信号传输的测试IF电信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种双向电光探测器，其包括：主电光调制器，其包括输入射频(RF)连接器、输出RF连接器、连接在输入RF连接器与输出RF连接器之间的RF直通线路、在第一端与第二端之间沿着RF直通线路延伸的调制器光学路径；第一光学耦合器，其包括：输入端口，其光耦合为接收受调制的参考光；直通端口，其光耦合到调制器光学路径的第一端；以及第一隔离端口；第二光学耦合器，其包括：输入端口；直通端口，其光耦合到调制器光学路径的第二端；以及第二隔离端口，输入端口光耦合为接收受调制的测试光，受调制的测试光以及受调制的参考光是在本地振荡器频率处受调制的；参考光学检测器，其光耦合到第二隔离端口，以生成表示沿着RF直通线路的前向RF信号传输的参考中间频率(IF)电信号；以及测试光学检测器，其光耦合到第一隔离端口，以生成表示沿着RF直通线路的反向RF信号传输的测试IF电信号。2.如权利要求1所述的双向电光探测器，其附加地包括激光光源，其包括：参考光输出，其光耦合为将受调制的参考光输出到参考光输入；以及测试光输出，其光耦合为将受调制的测试光输出到测试光输入。3.如权利要求2所述的双向电光探测器，其中，激光光源附加地包括：激光器，其用于生成系统光；以及波束划分器，其用于在参考光输出与测试光输出之间切分系统光；以及附属电光调制器，其处于激光器与波束划分器之间。4.如权利要求2所述的双向电光探测器，其中，激光光源附加地包括：参考激光器，其用于在第一波长处生成参考光；测试激光器，其用于在与第一波长不同的第二波长处生成测试光；光学组合器，其用于组合来自参考激光器的参考光以及来自测试激光器的测试光，以形成系统光；波长依赖性波束划分器，其用于将系统光切分为用于参考光输出处的输出的参考光以及用于测试光输出处的输出的测试光；以及附属电光调制器，其插入在光学组合器与波长依赖性波束划分器之间。5.如权利要求2所述的双向电光探测器，其中，激光光源附加地包括：参考激光器，其用于在第一波长处生成参考光；测试激光器，其用于在与第一波长不同的第二波长处生成测试光；以及附属电光调制器，其包括：参考调制器元件，其插入在参考激光器与参考光输出之间，以及测试调制器元件，其插入在测试激光器与测试光输出之间。6.一种双向电光探测器，包括：主电光调制器，其包括输入射频(RF)连接器、输出RF连接器、连接在输入RF连接器与输出RF连接器之间的RF直通线路、在第一端与第二端之间沿着RF直通线路延伸的调制器光学路径；第一光学耦合器，其包括：输入端口，其光耦合为接收参考光；直通端口，其光耦合到调制器光学路径的第一端；以及第一隔离端口；第二光学耦合器，其包括：输入端口，其耦合为接收测试光；直通端口，其光耦合到调制器光学路径的第二端；以及第二隔离端口；参考光学检测器，其光耦合到第二隔离端口，以生成表示沿着RF直通线路的前向RF信号传输的参考中间频率(IF)电信号；测试光学检测器，其光耦合到第一隔离端口，以生成表示沿着RF直通线路的反向RF信号传输的测试IF电信号；以及附属电光调制器，其包括：参考调制器元件，其用于调制参考光；以及测试调制器元件，其用于调制测试光，调制器元件连接为接收本地振荡器信号。7.如权利要求6所述的双向电光探测器，其附加地包括激光光源，其包括：参考光输出，其光耦合到参考光输入；以及测试光输出，其光耦合到测试光。8.如权利要求7所述的双向电光探测器，其中，激光光源...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·S·李，
申请(专利权)人：是德科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US