光器件频响测量方法及测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光器件频响测量方法。步骤如下：对双音微波信号进行光单边带调制，生成双音光探测信号，所述双音微波信号由频率差为固定值Δω的两个微波信号分量构成；将经由待测光器件传输后的双音光探测信号转换为电信号；从所述电信号中提取待测光器件与测量系统在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的联合幅度响应和联合相位响应；从联合幅度响应和联合相位响应中去除测量系统的幅度响应和相位响应，即得待测光器件在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应。本发明专利技术还公开了一种光器件频响测量装置。本发明专利技术能够消除接收机的频率依赖性及其引起的测量不确定度，实现光器件的高精确度测量，并降低实现成本。

Optical device frequency response measuring method and measuring device

The invention discloses a method for measuring the frequency response of an optical device. The steps are as follows: the two tone microwave signal generation optical single sideband modulation, dual tone signal light detection, the dual tone microwave signal by frequency difference to a fixed value of the delta omega two microwave signal component; through the dual tone transmission device to be tested after the light detection signal is converted to electrical signals with amplitude extraction; the mean response frequency of two frequency components of the signal to be tested device and measuring system in dual tone light detection and joint phase from the electrical signal in response; remove the amplitude response and phase measurement system combined with the response from the amplitude response and phase response is combined, the amplitude response and the phase metering device at two tone at the mean frequency light detection two frequency components in the signal response of the. The invention also discloses a device for measuring the frequency response of the optical device. The invention can eliminate the frequency dependence of the receiver and the measurement uncertainty caused by it, realize the high-precision measurement of the optical device, and reduce the realization cost.

【技术实现步骤摘要】
光器件频响测量方法及测量装置
本专利技术涉及一种光器件频响测量方法及测量装置。
技术介绍
近年来，伴随着光子技术的快速发展和不断完善，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越来越重要。然而，现有的光器件测量技术存在的测量精度与分辨率不高、无法测量频谱精细度高的光器件等诸多问题，使得已有的高精度光器件(如微环、微球等高Q值微谐振器等)无法在光子系统中发挥最大效用。受益于成熟的电频谱分析技术，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.]。这种方法的本质是将光域的扫频操作转换到电域进行，其测量分辨率有了质的飞跃，实现了高精细的光器件测量。图1是典型的基于光单边带调制技术的光器件测量装置的结构示意图，主要包括光源、微波扫频源、单边带调制模块、光探测器、微波幅相检测模块以及主控计算机。其工作原理如下：首先，利用光单边带调制模块将微波扫频源产生的微波信号调制到光源输出的光载波上，输出光单边带探测信号；使该光单边带探测信号经待测器件后送至光探测器，进行光电转换；然后，以微波扫频信号为参考，利用微波幅相检测模块提取光探测器输出的微波信号的幅度、相位信息；最后，通过主控计算机接收、存储并处理微波幅相接收机提取的幅度相位信息，从而得到待测光器件的传输函数。该装置对测量条件的要求较高，需要使用微波矢量网络分析仪来实现大带宽的微波扫频和大带宽的微波信号检测，因此成本较高，且光探测器和微波幅相检测模块自身的频谱响应均随着频率变化而变化，造成了信号检测的不确定度，降低了测量系统的精度。
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基于光单边带调制的光器件测量技术的不足，提供一种光器件频响测量方法及装置，能够有效消除接收机的频率依赖性及其引起的测量不确定度，实现光器件的高精确度测量，并降低实现成本。本专利技术光器件频响测量方法，包括：步骤A、对双音微波信号进行光单边带调制，生成双音光探测信号，所述双音微波信号由频率差为固定值Δω的两个微波信号分量构成；步骤B、将经由待测光器件传输后的双音光探测信号转换为电信号；步骤C、从所述电信号中提取幅度和相位，所提取的幅度和相位即为待测光器件与测量系统在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的联合幅度响应和联合相位响应；从联合幅度响应和联合相位响应中去除测量系统在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应，即得待测光器件在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应。为了得到大带宽的频率响应，进一步地，该方法还包括：步骤D、逐次同步调整双音微波信号中两个微波信号分量的频率并重复步骤A～步骤C，每次的频率调整量大于或等于Δω，得到待测光器件在每次调整后的双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应。根据相同专利技术思路可得到以下技术方案：一种光器件频响测量装置，包括：光探测信号生成模块，用于对双音微波信号进行光单边带调制，生成双音光探测信号，所述双音微波信号由频率差为固定值Δω的两个微波信号分量构成；光电转换模块，用于将经由待测光器件传输后的双音光探测信号转换为电信号；幅相提取模块，用于从所述电信号中提取幅度和相位，所提取的幅度和相位即为待测光器件与测量系统在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的联合幅度响应和联合相位响应；从联合幅度响应和联合相位响应中去除测量系统在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应，即得待测光器件在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应。为了得到大带宽的频率响应，该装置还包括：扫频控制模块，用于逐次同步调整双音微波信号中两个微波信号分量的频率，每次的频率调整量大于或等于Δω。优选地，所述光探测信号生成模块包括：光源，用于输出光载波；两个扫频微波源，用于输出频率差为固定值Δω的两个微波扫频信号，Δω小于或等于这两个扫频微波源的扫频分辨率，两个微波扫频信号构成双音微波扫频信号；光单边带调制器，用于对双音微波扫频信号进行光单边带调制，生成双音光探测信号。相比现有技术，本专利技术技术方案具有以下有益效果：本专利技术技术方案可使得接收机(由探测器、微波幅相检测模块及主控计算机组成)不需要工作在大频率范围内，只需工作在固定频率点，因此可大大降低光器件测量对接收机的要求，使得测量系统的实现成本大幅降低，同时消除了接收机的频率依赖性及其所引起的测量不确定度，提高了测量准确度，可促使基于光单边带调制的光器件测量技术走向实用化。附图说明图1为现有基于光单边带调制的光器件测量装置的结构示意图；图2为本专利技术光器件频响测量装置一个优选实施例的结构示意图。具体实施方式本专利技术的思路是通过单边带调制器将频率差为固定值Δω的两个微波信号分量所构成的双音微波信号调制到光载波上，得到双音光探测信号；双音光探测信号经过待测器件后转换为电信号，然后提取其中的幅度和相位信息，即可得到双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的联合幅相响应，从其中去除测量系统的幅相响应，即得待测光器件在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅相响应。由于光电探测和微波幅相检测等不需要工作在大频率范围内，只需工作在固定频率点，因此对这些部件的要求大幅降低，进而可大大降低测量系统的实现成本，并且这些部件的频率依赖性及其所引起的测量不确定度也随之消除，从而可提升测量准确度。具体地，本专利技术光器件频响测量装置，包括：光探测信号生成模块，用于对双音微波信号进行光单边带调制，生成双音光探测信号，所述双音微波信号由频率差为固定值Δω的两个微波信号分量构成；光电转换模块，用于将经由待测光器件传输后的双音光探测信号转换为电信号；幅相提取模块，用于从所述电信号中提取幅度和相位，所提取的幅度和相位即为待测光器件与测量系统在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的联合幅度响应和联合相位响应；从联合幅度响应和联合相位响应中去除测量系统在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应，即得待测光器件在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应。为了得到大带宽的频率响应，该装置还包括：扫频控制模块，用于逐次同步调整双音微波信号中两个微波信号分量的频率，每次的频率调整量大于或等于Δω。下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明：图2显示了本专利技术光器件频响测量装置的一个优选实施例。如图2所示，该装置包括光源、微波源1、微波源2、单边带调制模块、探测器、微波幅相检测模块、主控计算机。其中，光源用于输出光载波；微波源1和微波源2为两个扫频微波源，用于输出频率差为固定值Δω的两个微波扫频信号，Δω小于或等于这两个扫频微波源的扫频分辨率，两个微波扫频信号构成双音微波扫频信号；单边带调制模块用于对双音微波扫频信号进行光单边带调制，输出的包含两个频率分量的光单边带调制信号可称为双音光探测信号；双音光探测信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光器件频响测量方法，其特征在于，包括：步骤A、对双音微波信号进行光单边带调制，生成双音光探测信号，所述双音微波信号由频率差为固定值Δω的两个微波信号分量构成；步骤B、将经由待测光器件传输后的双音光探测信号转换为电信号；步骤C、从所述电信号中提取幅度和相位，所提取的幅度和相位即为待测光器件与测量系统在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的联合幅度响应和联合相位响应；从联合幅度响应和联合相位响应中去除测量系统在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应，即得待测光器件在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应。

【技术特征摘要】
1.一种光器件频响测量方法，其特征在于，包括：步骤A、对双音微波信号进行光单边带调制，生成双音光探测信号，所述双音微波信号由频率差为固定值Δω的两个微波信号分量构成；步骤B、将经由待测光器件传输后的双音光探测信号转换为电信号；步骤C、从所述电信号中提取幅度和相位，所提取的幅度和相位即为待测光器件与测量系统在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的联合幅度响应和联合相位响应；从联合幅度响应和联合相位响应中去除测量系统在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应，即得待测光器件在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，该方法还包括：步骤D、逐次同步调整双音微波信号中两个微波信号分量的频率并重复步骤A～步骤C，每次的频率调整量大于或等于Δω，得到待测光器件在每次调整后的双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应。3.一种光器件频响测量装置，其特征在于，包括：光探测信号生成模块，用于对双音微波信号进行光单边带调制，生成双音光探测信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛敏，卿婷，潘时龙，李树鹏，衡雨清，
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