一种宽带光电探测器响应度测试仪及其测试方法技术

本发明专利技术公开一种光电探测器响应度测试仪及其测试方法，涉及光电子技术领域；包括依次光连接的光频梳输出模块、双驱强度调制模块和待测光电探测器，还包括与待测光电探测器电连接的频谱分析与数据处理模块，还包括分别与双驱强度调制模块的两个射频输入端连接信号源一和信号源二；本发明专利技术解决了这四个问题：(1)扫频法无法摆脱对电光转换器件的额外校准；(2)光外差法测量精度和稳定性不高；(3)强度噪声法的信号比和动态范围小；(4)移频外差法受限于电光转换器件带宽，而造成的测量成本高、测量精度低和可靠性差，无法满足超带宽光电探测器响应度测量。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带光电探测器响应度测试仪及其测试方法
本专利技术涉及光电子
中的光电探测器响应度的测量技术，具体涉及一种光电探测器响应度测试仪及其测试方法。
技术介绍
光电探测器是高速光纤通信和相干光通信系统必不可少的部分，能够用于微波的信号的产生、恢复、检测。随着通信速率和带宽的激增，光电探测器在实际应用中逐渐面临着带宽不足的挑战，开发高速率、宽带宽的光电探测器成为当前光电子器件研究领域的重要分支。其响应度特性由于反映了光电探测器速率、带宽性能的主要参数，得到广泛的关注与评价，同时响应度的评价对提高和优化整个通信系统的工作带宽与速率也有着重要意义。目前测量光电探测器的方法主要是扫频法、光外差法、强度噪声法、移频外差法。扫频法主要借助于矢量网络分析仪，通过单次扫频获得电光转换器件和光电转换器件的扫响应度应度，测量方法简单、方便，但为了单独获得光电转换器件的响应度，则需要对电光转换器件的响应度进行额外的校准，同时扫频法的测量带宽依赖于电光转换器件和矢量网络分析仪的带宽，受限于超宽带的光电探测器响应度的测量。外差法利用两光束进行拍频，获得光电探测器的响应度，光频率的可调范围广，因此能实现对100GHz以上带宽的光电探测器响应度的测量，但是由于激光器输出光束频率不稳定，且两束光相干性不好，使得很难准确地测量。强度噪声法采用一个宽光谱的光源，输出宽谱光信号接入光电探测器进行探测，直接获得光电探测器的响应度，该测量方法简单，且能对超带宽的光电探测器进行测量，但仍受限于信噪比和动态范围的影响。移频外差法采用双音调制信号和移频信号进行拍频，通过测量所需边带幅值，得到光电探测器的响应度，实现了高的动态范围和稳定性的测量，同时摆脱了对电光转换器件的额外校准，但是其测量带宽仍受到电光转换器件带宽的限制，无法实现超带宽光电探测器的响应度的测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：从
技术介绍
中可以看出现有的技术存在着这些问题：(1)强度噪声法的信号比和动态范围小；(2)移频外差法受限于电光转换器件带宽，造成的测量成本高，无法满足超带宽光电探测器响应度测量的问题；(3)扫频法无法摆脱对电光转换器件的额外校准；(4)光外差法测量精度和稳定性不高；为了解决这四个问题，本专利技术提供一种宽带光电探测器响应度测试仪及其测试方法。本专利技术的技术方案如下：一种光电探测器响应度测试仪，包括依次光连接的光频梳输出模块、双驱强度调制模块和待测光电探测器，还包括与待测光电探测器电连接的频谱分析与数据处理模块，还包括分别与双驱强度调制模块的两个射频输入端连接信号源一和信号源二。同时，本专利技术公开一种光电探测器响应度测试仪的测试方法，包括以下步骤：S1：光频梳输出模块输出光频梳信号fm进入双驱强度调制模块中，信号源一和信号源二正弦信号f1和f2分别加载到双驱强度调制模块两个射频输入端。S2：双驱强度调制模块输出的光信号在待测光电探测器中经光电转换后形成电信号，然后通过频谱分析与数据处理模块进行频谱分析，获得光频梳信号和两个正弦信号的线性组合频率的幅度值。S3：频谱分析与数据处理模块记录频率为kfm+f1+f2和kfm+f1-f2的幅度值，获得待测光电探测器在两个频率kfm+f1+f2和kfm+f1-f2的响应度之比。S4：保持fm不变，重新设置信号源一(5)和信号源二(6)的频率为f1＝Δf+fm/2和f2＝fm/2，测量频率为(n-1)*fm+f1+f2和(n-1)*fm+f1-f2的响应度之比，其中n依次取1、2、3…k；根据S3中得到的待测光电探测器(3)在两个频率kfm+f1+f2和kfm+f1-f2的响应度之比以及S4中得到的测量频率为(n-1)*fm+f1+f2和(n-1)*fm+f1-f2的响应度之比获得待测光电探测器(3)在宽带范围内的响应度。专利技术的原理为：光频梳输入模块输出的光频梳信号进入到双驱强度调制模块中被信号源一和信号源二输出正弦信号进行调制，得到的强度调制光信号经过待测光电探测器的光电转换后形成电信号并在频谱分析与数据处理模块中进行分析，通过选择频梳数k值和设置f1与f2的频率关系，通过相应拍频边带之比获得光电探测器的响应度。采用光频梳作为光载波摆脱了强度噪声法中信号比和动态范围低的缺点，同时通过选择频梳数k值克服了移频外差法中电光转换器件的带宽瓶颈,实现了光电探测器的宽带响应度测量并降低了测量成本，此外在本方案中通过设置f1和f2特定频率关系和采用了相应拍频边带的幅值之比，消除了扫频法中对电光转换器件的额外校准和摆脱双驱强度调制模块偏置漂移的影响，相对于光外差法实现光电探测器响应度的稳定精细测量。具体地，所述S1中，双驱强度调制模块输出的调制光信号为所述S2中，获得的fm、f1和f2的线性组合频率的幅度值：所述S3中，获得的待测光电探测器在两个频率kfm+f1+f2和kfm+f1-f2的响应度之比为：所述S4中，获得的待测光电探测器在不同频率的响应度；进一步地，为了保证自参考测量，所述S1中设置频率差f1-f2＝Δf，Δf为正向接近于零的定值。进一步地，为了提高效率并保证测量分段接续，所述中设置频率为f2最大值为fm的一半。综上所述，采用上述方案后，本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术由于采用了光频梳作为光载波，相比于强度噪声法极大的提高系统信噪比和动态范围，同时基于低速电光转换器件实现了高速光电探测器宽带的响应度测量，相对于移频外差法降低了测量成本，同时设置f1和f2实现光电探测器在fm频段范围内的精细测量。(2)本专利技术通过设置f1和f2的频率关系，测量相应边带幅度值之比，实现了光电探测器响应度的自参考测量，避免了在扫频法中电光转换器件的额外校准；(3)本专利技术实现了双驱强度调制模块在自由偏置下对光电探测器响应度的稳定测量，相对于光外差法提高了光电探测器响应度测量方法的稳定性和精确度。(4)S1中设置频率差f1-f2＝Δf，Δf为正向接近于零的定值，保证了自参考测量。(5)S1中设置频率为f2最大值为fm的一半，提高了效率并保证测量分段接续。附图说明图1为本专利技术的一种宽带光电探测器响应度测试仪的连接结构图；图中标记：1-光频梳输出模块，2-双驱强度调制模块，3-待测光电探测器，4-频谱分析与数据处理模块，5-信号源一，6-信号源二。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，一种光电探测器响应度测试仪，包括依次光连接的光频梳输出模块1、双驱强度调制模块和待测光电探测器，还包括与待测光电探测器电连接的频谱分析与数据处理模块，还包括分别与双驱强度调制模块的两个射频输入端连接信号源一和信号源二。参照图1构造光电探测器响应度测试仪，一种宽带光电探测器响应度测试仪的测试方法如下：S1：光频梳输出模块输出的光频梳信号进入双驱强度调制模块中，被信号源一输出的正弦信号ν1＝V1sin(2πf1t+θ1)和信号源二输出的正弦信号ν2＝V2sin(2πf2t+θ2)调制，则双驱强度调制模块输出的光信号为：其中t为时间，j为复数，N为光频梳的谱线的最大序数，En为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电探测器响应度测试仪，其特征在于，包括依次光连接的光频梳输出模块(1)、双驱强度调制模块(2)和待测光电探测器(3)，还包括与待测光电探测器(3)电连接的频谱分析与数据处理模块(4)，还包括分别与双驱强度调制模块(2)的两个射频输入端连接信号源一(5)和信号源二(6)。

【技术特征摘要】
1.一种光电探测器响应度测试仪，其特征在于，包括依次光连接的光频梳输出模块(1)、双驱强度调制模块(2)和待测光电探测器(3)，还包括与待测光电探测器(3)电连接的频谱分析与数据处理模块(4)，还包括分别与双驱强度调制模块(2)的两个射频输入端连接信号源一(5)和信号源二(6)。2.根据权利要求1所述的一种光电探测器响应度测试仪的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：光频梳疏输出模块(1)输出光频梳信号fm进入双驱强度调制模块(2)中，信号源一(5)和信号源二(6)输出的正弦信号f1和f2分别加载到双驱强度调制模块(2)；S2：双驱强度调制模块(2)输出的光信号在待测光电探测器(3)中经光电转换后形成电信号，然后通过频谱分析与数据处理模块(4)进行频谱分析，获得光频梳信号和两个正弦信号的线性组合频率的幅度值；S3：频谱分析与数据处理模块(4)记录频率为kfm+f1+f2和kfm+f1-f2的幅度值，获得待测光电探测器(3)在两个频率kfm+f1+f2和kfm+f1-f2的响应度之比；S4：保持fm不变，重新设置信号源一(5)和信号源二(6)的频率为f1＝Δf+fm/2和f2＝fm/2，测量频率为(n-1)*fm+f1+f2和(n-1)*fm+f1-f2的响应度之比，其中n依次取1、2、3…k；根据S3中得到的待测光电探测器(3)在两个频率kfm+f1+f2和kfm+f1-f2的响应度之比以及S4中得到的测量频率为(n-1)*fm...

【专利技术属性】
技术研发人员：张尚剑，王恒，邹新海，王梦珂，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