一种光电探测器频率响应测量的频率配置方法技术

本发明专利技术涉及一种光电探测器频率响应测量的频率配置方法。本发明专利技术包括依次连接的光频梳产生模块、双驱强度调制模块、待测光电探测器、频谱分析与数据处理模块，以及连接在双驱强度调制模块驱动电极上的信号源1和信号源2；光频梳产生模块产生的光频梳信号在双驱强度调制模块中被信号源1和信号源2同时调制，本发明专利技术通过配置光频梳产生模块的重频和两信号源的频率实现对待测光电探测器频率响应的分段测量与段间拼接，借助低频微波驱动实现超宽频率范围的光电探测器频率响应测量。

【技术实现步骤摘要】
一种光电探测器频率响应测量的频率配置方法
本专利技术属于光电子
中的光电子器件特性参数的测量技术，具体涉及一种光电探测器频率响应测量的频率配置方法。
技术介绍
高速光电探测器是光纤通信系统，光信号处理链路以及ROF系统中的重要组成器件，光电探测器在光电转换时的频响特性是衡量其工作性能的关键指标，同时也直接影响到光纤通信系统中信号的传输、处理和探测能力。对宽带光电探测器频率响应的准确测量对于优化器件工作参数和系统性能有着重要的作用。目前，测量光电探测器的方法可分为全光激励法和微波辅助的光激励法。全光激励法具有测量范围宽的优点，主要包括光脉冲法(ShaoY,GallawaRL.Fiberbandwidthmeasurementusingpulsespectrumanalysis[J].AppliedOptics,1986,25(7):1069.)，强度噪声法(EichenE,SchlaferJ,RideoutW,J.McCabe.Wide-bandwidthreceiverphotodetectorfrequencyresponsemeasurementsusingamplifiedspontaneousemissionfromasemiconductoropticalamplifier[J].JournalofLightwaveTechnology,1990,8(6):912–916.)和光外差法(HouS,TuckerRS,KochTL.High-speedphotodetectorcharacterizationbydelayedself-heterodynemethod[J].ElectronicsLetters,1989,25(24):1632-1634.ZhuNH,WenJW,SanHS.Improvedopticalheterodynemethodsformeasuringfrequencyresponsesofphotodetectors[J].IEEEJournalofQuantumElectronics,2006,42(3-4):241-248.DennisT,HalePD.High-accuracyphotoreceiverfrequencyresponsemeasurementsat1.55μmbyuseofaheterodynephase-lockedloop[J].OpticsExpress,2011,19(21):20103-14.)。光脉冲法需要使用超短光脉冲光源和一个复杂的过程。强度噪声法的光激励源为自发辐射光源，导致信噪比和动态范围低。光外差法的测量结果受光波长偏移和光功率波动的影响，需要对测量结果进行校准。可见当前全光激励法受限于光源的可调性、稳定性、相干性等固有特性，通常需要额外的校准过程。微波辅助的光激励法可以使用窄线宽的光源对光电探测器进行测量，主要包括扫频法(BlauveltH,ThurmondG,ParsonsJ,LewisD,YenH.FabricationandcharacterizationofGaAsSchottkybarrierphotodetectorsformicrowavefiberopticlinks[J].AppliedPhysicsLetters,1984,45(3):195-196.)，谐波分析法(HumphreysDA,HarperMR,SmithAJA,SmithIM.Vectorcalibrationofopticalreferencereceiversusingafrequency-domainmethod[J].IEEETransactionsonInstrumentationandMeasurement,2005,54(2):894-897.)，载波抑制法(InagakiK,KawanishiT,IzutsuM.Optoelectronicfrequencyresponsemeasurementofphotodiodesbyusinghigh-extinctionratioopticalmodulator[J].IeiceElectronExpress,2012,9(4):220-226.)，二次调制法(YoshiokaM,SatoS,KikuchiT.AMethodforMeasuringtheFrequencyResponseofPhotodetectorModulesUsingTwice-ModulatedLight[J].JournalofLightwaveTechnology,2005,23(6):2112-2117)和移频外差法(ZhangSJ,WangH,ZouXH.OpticalFrequency-DetunedHeterodyneforSelf-ReferencedMeasurementofPhotodetectors[J].IEEEPhotonicsTechnologyLetters,2015,27(9):1014-1017.)。扫频法需要对光发射模块的频率响应进行校准，并且测量范围受微波源和电光转换器件带宽的限制。谐波分析法、载波抑制法和二次调制法都基于二次调制或者非线性调制，测量结果受调制器半波电压漂移的影响。移频外差法采用双音调制信号和移频信号进行拍频，测量所需边带幅值获得光电探测器的频率响应，测量结果不受电光转换器件的频率响应和偏置的影响，但是其测量带宽仍受微波源和电光转换器件带宽的限制。从上述方法可以看出，微波辅助的光激励法的测量范围受限于微波源和电光转换器件，难以实现宽带测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：上述光电探测器频率响应测试方法中，全光激励法需要额外的校准过程，微波辅助的光激励法的测量范围受限。本专利技术提供一种光电探测器频率响应测量的频率配置方法，其对应的测量方法可实现分辨率可调的超宽带自校准测量。本专利技术的技术方案如下：本专利技术公开了一种光电探测器频率响应测量的频率配置方法，包括以下步骤：S1：构建测量结构，包括光频梳产生模块、双驱强度调制模块、信号源1、信号源2、待测光电探测器、频谱分析与数据处理模块，所述光频梳产生模块、双驱强度调制模块、待测光电探测器依次光路连接，所述信号源1和信号源2与双驱强度调制模块的驱动电极相连接，所述待测光电探测器与频谱分析与数据处理模块电连接；S2：光频梳产生模块输出光频梳信号，信号源1和信号源2输出的正弦微波信号加载到双驱强度调制模块，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，其中待测光电探测器的测量范围为fspan，测量的分辨率为fstep；S3：设置光频梳产生模块的重频fb＝(M+1)fstep，其中M为正整数，在频域上将待测光电探测器的测量范围分为0～fb、fb～2fb…Nfb～(N+1)fb，其中代表取整运算；S4：设置信号源1产生的正弦微波信号的频率为f1，信号源2产生的正弦微波信号的频率为f2，频率f1＝Δf+Xfstep/2，频率f2＝Xfstep/2，其中X为1到M的正整数，Δf为频率f1和f2的差频f1-f2；S5：通过频谱分析与数据处理模块记录频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电探测器频率响应测量的频率配置方法，其特征在于如下步骤：S1：构建测量结构，包括光频梳产生模块(1)、双驱强度调制模块(2)、信号源1(5)、信号源2(6)、待测光电探测器(3)、频谱分析与数据处理模块(4)，所述光频梳产生模块、双驱强度调制模块、待测光电探测器依次光路连接，所述信号源1和信号源2与双驱强度调制模块的驱动电极相连接，所述待测光电探测器与频谱分析与数据处理模块电连接；S2：光频梳产生模块(1)输出光频梳信号，信号源1(5)和信号源2(6)输出的正弦微波信号加载到双驱强度调制模块(2)，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，其中待测光电探测器(3)的测量范围为fspan，测量的分辨率为fstep；S3：设置光频梳产生模块(1)的重频fb＝(M+1)fstep，其中M为正整数，从而在频域上将待测光电探测器(3)的测量范围分为0～fb、fb～2fb…Nfb～(N+1)fb，其中

【技术特征摘要】
1.一种光电探测器频率响应测量的频率配置方法，其特征在于如下步骤：S1：构建测量结构，包括光频梳产生模块(1)、双驱强度调制模块(2)、信号源1(5)、信号源2(6)、待测光电探测器(3)、频谱分析与数据处理模块(4)，所述光频梳产生模块、双驱强度调制模块、待测光电探测器依次光路连接，所述信号源1和信号源2与双驱强度调制模块的驱动电极相连接，所述待测光电探测器与频谱分析与数据处理模块电连接；S2：光频梳产生模块(1)输出光频梳信号，信号源1(5)和信号源2(6)输出的正弦微波信号加载到双驱强度调制模块(2)，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，其中待测光电探测器(3)的测量范围为fspan，测量的分辨率为fstep；S3：设置光频梳产生模块(1)的重频fb＝(M+1)fstep，其中M为正整数，从而在频域上将待测光电探测器(3)的测量范围分为0～fb、fb～2fb…Nfb～(N+1)fb，其中代表向下取整运算；S4：设置信号源1(5)产生的正弦微波信号的频率为f1，信号源2(6)产生的正弦微波信号的频率为f2，频率f1＝Δf+Xfstep/2，频率f2＝Xfstep/2，其中X为1到M的正整数，Δf为频率f1和f2的差频f1-f2；S5：通过频谱分析与数据处理模块(4)记录频率为(K-1)fb+f1+f2、(K-1)fb+f1-f2的电信号的幅度值，分别记为A((K-1)fb+f1+f2)、A((K-1)fb+f1-f2)，其中K为1到N+1的整数，通过两者相比可得待测光电探测器(3)在两个频率(K-1)fb+f1+f2和(K-1)fb+f1-f2的响应度之比；S6：改变K的取值，重复步骤S5，直到K取完1到N+1的所有的N+1组值；S7：改变X的取值，重复步骤S4、S5和S6，直到X取完1到M的所有的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张尚剑，刘胜鑫，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