一种光电探测器的光电响应测量装置与方法制造方法及图纸

一种光电探测器的光电响应测量装置与方法，属于光电子技术领域，旨在提供一种用于光电探测器光电响应测量的宽频段、高精细、自校准方法。本发明专利技术利用光学频率梳的重复频率将待测光电探测器的测量频率范围分段，在段内，通过电光强度调制器上加载的幅度调制，分析特定的频率分量，去除电光强度调制器的影响，得到待测光电探测器在每段内的光电响应，之后设置幅度调制微波信号源的输出频率，进行段间拼接并消除光学频率梳的影响，最终得到了待测光电探测器的宽频段光电响应，其中，通过改变幅度调制微波信号源的输出频率就可以实现待测光电探测器在宽频段内任意频率的光电响应测量。电探测器在宽频段内任意频率的光电响应测量。电探测器在宽频段内任意频率的光电响应测量。

【技术实现步骤摘要】
photodetectors through segmental up
‑
conversion based on low
‑
speed photonic sampling,”Opt.Express 2019,27(26),38250
‑
38258)，在自校准的基础上进一步扩展了测量频率范围，使得测量频率范围是微波信号源工作频率范围的2M倍，但是该方法只能测量在光学频率梳梳齿频率处的光电响应，不能实现任意、灵活的高精细测量，测量方法受限。

技术实现思路

[0004]目前方法的主要问题在于无法在自校准、宽频段的基础上，同时实现光电探测器高精细的光电响应测量。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种用于光电探测器光电响应测量的宽频段、高精细、自校准方法。
[0005]本专利技术的一种光电探测器的光电响应测量装置，包括光学频率梳、偏振控制器、电光强度调制器、待测光电探测器、频谱分析模块、幅度调制微波信号源以及控制与数据处理模块，所述光学频率梳、偏振控制器、电光强度调制器与待测光电探测器依次光连接，所述待测光电探测器与频谱分析模块电连接，所述幅度调制微波信号源与电光强度调制器电连接，所述控制与数据处理模块与幅度调制微波信号源和频谱分析模块依次数据总线连接；光学频率梳输出重复频率较高的光频梳信号，一般为1GHz以上，可为锁模激光器或者梳状谱相干光源或者超连续谱光源；幅度调制微波信号源可由带幅度调制功能的微波信号源，或者由微波信号源和幅度调制器组合，或者由微波信号源和微波开关组合构成；幅度调制微波信号源中的幅度调制波形可为正弦波或者三角波或者方波。
[0006]一种光电探测器的光电响应测量方法，包括以下步骤：S1：设测量待测光电探测器在频率f
m
相对于固定频率f
e
的光电响应，f
e
一般为1MHz以下，且f
e
<<f
m
，光学频率梳的重复频率为f
r
，则根据重复频率将测量频率范围分段，使得f
m
满足：Nf
r
<f
m
<(N+1)f
r
，其中N为自然数；S2：利用控制与数据处理模块设置幅度调制微波信号源的中心频率为f，满足以下关系：f
m
＝Nf
r
+2f
‑
f
e
，即f＝(f
m
+f
e
‑
Nf
r
)/2，其中幅度调制微波信号源的幅度调制频率也为f
e
，利用频谱分析模块测量频率为f
m
和Nf
r
+f
e
的幅度，分别记录为A(f
m
)和A(Nf
r
+f
e
)；S3：利用控制与数据处理模块计算得到待测光电探测器在第N段内频率f
m
相对于频率Nf
r
+f
e
的光电响应：S4：利用控制与数据处理模块设置幅度调制微波信号源的中心频率为f
’
＝f
r
/4
‑
Δf，其中Δf一般小于1MHz，固定幅度调制微波信号源的幅度调制频率f
e
，使得nf
r
+2f
’‑
f
e
≈(n+1)f
r
‑
2f
’
+f
e
，利用频谱分析模块测量频率为Nf
r
+f
e
、f
e
、nf
r
+2f
’‑
f
e
和(n+1)f
r
‑
2f
’
+f
e
的幅度，分别记录为A(Nf
r
+f
e
)、A(f
e
)、A(nf
r
+2f
’‑
f
e
)和A[(n+1)f
r
‑
2f
’
+f
e
]，其中n＝0,1,2,
…
,N
‑
1；S5：利用控制与数据处理模块计算得到待测光电探测器在段间频率Nf
r
+f
e
相对于固定频率f
e
的光电响应：
式中，p0/p
N
为光学频率梳引入的不均匀响应，写为：式中，Π符号为连乘符号，代表n分别从0到N
‑
1取值的各项连乘；S6：利用控制与数据处理模块计算得到待测光电探测器在频率f
m
相对于固定频率f
e
的光电响应：S7：如果f
m
＝Nf
r
或者f
m
＝(N+1)f
r
，取R(Nf
r
)≈R(Nf
r
+f
e
)或者R[(N+1)f
r
]≈R[(N+1)f
r
+f
e
]，重复步骤S4和S5，即可得到待测光电探测器在频率f
m
相对于固定频率f
e
的光电响应；S8：改变频率f
m
，重复步骤S1～S7，就可以得到待测光电探测器在测量频率范围(N+1)f
r
内任意频率相对于固定频率f
e
的光电响应。
[0007]所述幅度调制微波信号源中，幅度调制频率f
e
在测量过程中保持不变，一般小于1MHz。
[0008]所述幅度调制微波信号源中，中心频率f的范围为0<f≤f
r
/2，所以待测光电探测器的测量频率范围(N+1)f
r
相对于幅度调制微波信号源的最大中心频率扩展了2(N+1)倍。
[0009]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)相对于光波长拍频法和光噪声拍频法，本专利技术由于光学频率梳本身各个梳齿之间具有相干性，提高了测量的动态范围和信噪比；(2)相对于失网扫频法，本专利技术实现了待测光电探测器光电响应的自校准测量，消除了系统中由光学频率梳和电光强度调制器引入的不均匀响应；(3)相对于载波抑制调制法，本专利技术与电光强度调制器的偏置电压无关，不受偏置漂移的影响；(4)相对于移频外差法，本专利技术在自校准的基础上，实现了光电探测器的宽频段光电响应测量，测量频率范围相对于幅度调制微波信号源的最大中心频率扩展了2(N+1)倍；(5)相对于低速光采样法，本专利技术在宽频段测量的基础上，实现了光电探测器在任意频率的光电响应的高精细测量。
附图说明
[0010]图1为本专利技术的一种光电探测器的光电响应测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电探测器的光电响应测量装置，包括光学频率梳(1)、偏振控制器(2)、电光强度调制器(3)、待测光电探测器(4)、频谱分析模块(5)、幅度调制微波信号源(6)以及控制与数据处理模块(7)，所述光学频率梳(1)、偏振控制器(2)、电光强度调制器(3)与待测光电探测器(4)依次光连接，所述待测光电探测器(4)与频谱分析模块(5)电连接，所述幅度调制微波信号源(6)与电光强度调制器(3)电连接，所述控制与数据处理模块(7)与幅度调制微波信号源(6)和频谱分析模块(5)依次数据总线连接。2.根据权利要求1所述的一种光电探测器的光电响应测量装置，其特征在于，光学频率梳(1)输出重复频率较高的光频梳信号，一般为1GHz以上，可为锁模激光器或者梳状谱相干光源或者超连续谱光源。3.根据权利要求1所述的一种光电探测器的光电响应测量装置，其特征在于，幅度调制微波信号源(6)可由带幅度调制功能的微波信号源，或者由微波信号源和幅度调制器组合，或者由微波信号源和微波开关组合构成。4.根据权利要求1所述的一种光电探测器的光电响应测量装置，其特征在于，幅度调制微波信号源(6)中的幅度调制波形可为正弦波或者三角波或者方波。5.一种光电探测器的光电响应测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：设测量待测光电探测器(4)在频率f
m
相对于固定频率f
e
的光电响应，f
e
一般为1MHz以下，且f
e
<<f
m
，光学频率梳(1)的重复频率为f
r
，则根据重复频率将测量频率范围分段，使得f
m
满足：Nf
r
<f
m
<(N+1)f
r
，其中N为自然数；S2：利用控制与数据处理模块(7)设置幅度调制微波信号源(6)的中心频率为f，满足以下关系：f
m
＝Nf
r
+2f
‑
f
e
，即f＝(f
m
+f
e
‑
Nf
r
)/2，其中幅度调制微波信号源(6)的幅度调制频率也为f
e
，利用频谱分析模块(5)测量频率为f
m
和Nf
r
+f
e
的幅度，分别记录为A(f
m
)和A(Nf
r
+f
e
)；S3：利用控制与数据处理模块(7)计算得到待测光电探测器(4)在第N段内频率f
m
相对于频率Nf
r
+f
e
的光电响应：S4：利用控制与数据处理模块(7)设置幅度调制微波信号源(6)的中心频率为f
’
＝f
r
/4
‑
Δf，其中Δf一般小于1MHz，固定幅度调制微波信号源(6)的幅度调制频率f
e
，使得nf
r
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张尚剑，王梦珂，徐映，何禹彤，刘永，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：