基于载频抑制的光器件频谱响应测量方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于载频抑制的光器件频谱响应测量方法。在小调制系数的情况下将频率为ωe的射频信号强度调制于频率为ω0的光载波上，生成载波和偶阶边带被抑制的光双边带信号；将所述光双边带信号分为两路，一路作为参考路直接光电转换为参考路电信号，另一路作为测试路，经过待测光器件后光电转换为测试路电信号；以参考路电信号中的2ωe分量作为参考，提取测试路电信号中的2ωe分量I(2ωe)；然后得到待测光器件在ω0频率处的幅度响应|H(ω0)|、时延响应τ(ω0)。本发明专利技术还公开了一种基于载频抑制的光器件频谱响应测量装置。本发明专利技术可同时测量光器件的幅度频谱响应和时延频谱响应，并可大幅提高测量精确度和动态范围。

【技术实现步骤摘要】
基于载频抑制的光器件频谱响应测量方法和装置
本专利技术涉及光器件测量
，尤其涉及一种基于载频抑制的光器件频谱响应测量方法和装置。
技术介绍
光子器件的频谱响应的测量对器件制造和系统设计来说是非常关键的。近年来，随着激光技术的飞速发展，光子系统得到了广泛的应用，新一代高速光纤通信系统、骨干传输,机载舰载光传操纵系统,光控相控阵雷达系统及光电武器装备系统中,对高速光/电及电/光变换器、光纤放大器、激光器、探测器等的测试提出了更高要求。然而，光测量技术的发展却停滞不前，不仅使得高精度光器件的研发制作举步维艰，而且也使得现有的光器件无法在光系统中发挥最大效用。调制相移法最早用于测定长距离光纤的群时延，1989年SHIRORYU，YUKIOHORIUCHI和KIYOFUMIMOCHIZUKI在“NovelChromaticDispersionMeasurementMethodOverContinuousGigahertzTuningRange”(S.Ryu,Y.Horiuchi,andK.Mochizuki,“Novelchromaticdispersionmeasurementmethodovercontinuousgigahertztuningrange,”J.LightwaveTechnol.,vol.7,pp.1177–1180,Aug.1989.)中详细推导了调制相移法的原理公式，并对光纤的色散进行了测量，结果与传统的干涉法吻合的很好，证明了此方法的可行性。之后调制相移法正式进入人们的视线中，开始广泛应用于测量光纤色散、布拉格光栅的群时延等光器件参数。为了实现高精度光器件光谱响应的高精细、多维度测量，1998年J.E.Roman提出了基于光单边带调制的光矢量分析方法。这种方法的本质是将光域的扫频操作转换到电域进行，受益于成熟的电频谱分析技术，其测试精细度有了质的飞跃。已经有研究者在38GHz的频带范围内实现了测量分辨率达78kHz的光器件测量，相比于商用光矢量分析仪的测量结果，该方法所测得的响应更加清晰地反映了待测光器件的响应。然而该光矢量分析技术仍面临测量范围较窄、动态范围较小和测量误差较大这三个关键挑战。
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技术不足，提供一种基于载频抑制的光器件频谱响应测量方法，可同时测量光器件的幅度频谱响应和时延频谱响应，并可大幅提高测量精确度和动态范围。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：一种基于载频抑制的光器件频谱响应测量方法，在小调制系数的情况下将频率为ωe的射频信号强度调制于频率为ω0的光载波上，生成载波和偶阶边带被抑制的光双边带信号；将所述光双边带信号分为两路，一路作为参考路直接光电转换为参考路电信号，另一路作为测试路，经过待测光器件后光电转换为测试路电信号；以参考路电信号中的2ωe分量作为参考，提取测试路电信号中的2ωe分量I(2ωe)；然后按照以下公式得到待测光器件在ω0频率处的幅度响应|H(ω0)|、时延响应τ(ω0)其中，Ical(2ωe)为测试路中不连接待测光器件条件下所提取的测试路电信号中的2ωe分量；ang()为求角度的函数，对于复数A＝a*exp(jθ)，定义ang(A)＝θ。进一步地，该方法还包括：控制所述光载波扫频并在各频率点重复以上测量过程，得到待测光器件的幅度频谱响应和时延频谱响应。优选地，使用矢量网络分析仪提取测试路电信号中的2ωe分量。根据相同的专利技术思路还可以得到以下技术方案：一种基于载频抑制的光器件频谱响应测量装置，包括：电光调制单元，用于在小调制系数的情况下将频率为ωe的射频信号强度调制于频率为ω0的光载波上，生成载波和偶阶边带被抑制的光双边带信号；光分束器，用于将所述光双边带信号分为两路，一路作为参考路，另一路作为测试路；两个光电探测器，分别用于将参考路和测试路的光信号光电转换为参考路电信号、测试路电信号；幅相提取单元，用于以参考路电信号中的2ωe分量作为参考，提取测试路电信号中的2ωe分量；主控单元，用于按照以下公式得到待测光器件在ω0频率处的幅度响应|H(ω0)|、时延响应τ(ω0)其中，I(2ωe)、Ical(2ωe)分别为测试路中连接待测光器件和不连接待测光器件条件下所提取的测试路电信号中的2ωe分量；ang()为求角度的函数，对于复数A＝a*exp(jθ)，定义ang(A)＝θ。进一步地，所述主控单元还用于控制所述光载波扫频并在各频率点重复以上测量过程，得到待测光器件的幅度频谱响应和时延频谱响应。优选地，所述幅相提取单元为矢量网络分析仪。相比现有技术，本专利技术技术方案具有以下有益效果：一、本专利技术未采用传统的基于双边带调制的调制相移法，采用载波抑制调制能够减小因双边带的幅度响应不完全一样造成的相位误差，提高测量的精度；二、本专利技术抑制载波后在小信号假设下只剩正负一阶边带，偶阶边带都被抑制下去，消除了传统双边带调制法的高阶边带带来的误差。附图说明图1为本专利技术光器件频谱响应测量装置一个优选实施例的结构原理示意图；图2为图1中不同位置处的光谱对比。具体实施方式针对现有技术不足，本专利技术的解决思路是对调制相移法进行改进，采用载波抑制调制来减小因双边带的幅度响应不完全一样造成的相位误差，提高测量的精度，并通过小信号调制对偶阶边带进行抑制，以消除高阶边带带来的误差。本专利技术所提出的基于载频抑制的光器件频谱响应测量方法具体如下：在小调制系数的情况下将频率为ωe的射频信号强度调制于频率为ω0的光载波上，生成载波和偶阶边带被抑制的光双边带信号；将所述光双边带信号分为两路，一路作为参考路直接光电转换为参考路电信号，另一路作为测试路，经过待测光器件后光电转换为测试路电信号；以参考路电信号中的2ωe分量作为参考，提取测试路电信号中的2ωe分量I(2ωe)；然后按照以下公式得到待测光器件在ω0频率处的幅度响应|H(ω0)|、时延响应τ(ω0)其中，Ical(2ωe)为测试路中不连接待测光器件条件下所提取的测试路电信号中的2ωe分量；ang()为求角度的函数，对于复数A＝a*exp(jθ)，定义ang(A)＝θ。进一步地，该方法还包括：控制所述光载波扫频并在各频率点重复以上测量过程，得到待测光器件的幅度频谱响应和时延频谱响应。为了便于公众理解，下面以一个优选实施例并结合附图来对本专利技术的技术方案进行详细说明：如图1所示，本实施例中的光器件频谱响应测量装置包括：可调谐激光源、强度调制器、微波模块、偏置点控制器、光分束器、光电探测器1和光电探测器2、幅相提取模块、控制及数据处理模块。强度调制器将微波模块输出的微波信号(频率为ωe)强度调制于可调谐激光源输出的光载波(频率为ω0)上，通过偏置点控制器将强度调制器偏置在最小传输工作点，生成载波抑制、偶阶边带被抑制的光双边带信号，再由光分束器分为两路，一路为参考路，通过光电探测器2直接将光信号转换为参考路电信号；一路为测试路，探测信号先经待测光器件传输后，再输入光电探测器1将光信号转换为测试路电信号，幅相提取模块(本实施例中采用矢量网络分析仪)以参考路电信号中的2ωe分量作为参考，提取测试路电信号中的2ωe分量；控制及数据处理模块对所提取的2ωe分量信息进行处理，即可得到待测光器件在光载波频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于载频抑制的光器件频谱响应测量方法，其特征在于，在小调制系数的情况下将频率为ωe的射频信号强度调制于频率为ω0的光载波上，生成载波和偶阶边带被抑制的光双边带信号；将所述光双边带信号分为两路，一路作为参考路直接光电转换为参考路电信号，另一路作为测试路，经过待测光器件后光电转换为测试路电信号；以参考路电信号中的2ωe分量作为参考，提取测试路电信号中的2ωe分量I(2ωe)；然后按照以下公式得到待测光器件在ω0频率处的幅度响应|H(ω0)|、时延响应τ(ω0)

【技术特征摘要】
1.一种基于载频抑制的光器件频谱响应测量方法，其特征在于，在小调制系数的情况下将频率为ωe的射频信号强度调制于频率为ω0的光载波上，生成载波和偶阶边带被抑制的光双边带信号；将所述光双边带信号分为两路，一路作为参考路直接光电转换为参考路电信号，另一路作为测试路，经过待测光器件后光电转换为测试路电信号；以参考路电信号中的2ωe分量作为参考，提取测试路电信号中的2ωe分量I(2ωe)；然后按照以下公式得到待测光器件在ω0频率处的幅度响应|H(ω0)|、时延响应τ(ω0)其中，Ical(2ωe)为测试路中不连接待测光器件条件下所提取的测试路电信号中的2ωe分量；ang()为求角度的函数，对于复数A＝a*exp(jθ)，定义ang(A)＝θ。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，该方法还包括：控制所述光载波扫频并在各频率点重复以上测量过程，得到待测光器件的幅度频谱响应和时延频谱响应。3.如权利要求1或2所述方法，其特征在于，使用矢量网络分析仪提取测试路电信号中的2ωe分量。4.一种基于载频抑制的光器件频谱响应测量装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛敏，陈维，衡雨清，潘时龙，徐忠扬，
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