專利名稱：使用信號調(diào)制的外差光網(wǎng)絡(luò)分析方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及表征被測器件(Device Under Test，DUT)的光學(xué)性能，更具體地說，涉及用于測量DUT的幅度、相位和群時延(groupdelay)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
對于光通信網(wǎng)絡(luò)的成功設(shè)計和操作來說，確定光學(xué)元件和網(wǎng)絡(luò)的光學(xué)特性是很關(guān)鍵的因素。光學(xué)元件或網(wǎng)絡(luò)的重要特性是在透射或反射中測得的幅度、相位和群時延響應(yīng)。光學(xué)元件或網(wǎng)絡(luò)的偏振依賴特性包括偏振依賴損耗(PDL)和微分群時延(DGD)。群時延特性尤受關(guān)注，因為相對來說難以使用傳統(tǒng)技術(shù)對其進(jìn)行測量。群時延被定義為元件或網(wǎng)絡(luò)的相位響應(yīng)(即元件傳遞函數(shù)H(ω)＝a(ω)exp(j(ω))的相位項(ω)，其中a(ω)指幅度響應(yīng))的導(dǎo)數(shù)(變化率)的相反數(shù)。即，群時延是相位線性的量度，并由下面的等式定義 其中，ω是光角頻率(以弧度每秒表示)。
傳統(tǒng)上使用公知的調(diào)制相移法來測量群時延。調(diào)制相移法是基本上不會被例如溫度變化和振動的環(huán)境不穩(wěn)定性和物理不穩(wěn)定性所影響的相對測量技術(shù)。調(diào)制相移法的缺點是，由于其依賴于直接檢測，所以它的動態(tài)范圍有限。
也已經(jīng)使用各種基于干涉測量法的方法來測量群時延。與調(diào)制相移法相比，基于干涉測量法的方法提供更好的動態(tài)范圍。但是，公知的基于干涉測量法的方法對例如溫度變化和振動的環(huán)境和物理的不穩(wěn)定極度敏感。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，如下地測量DUT的群時延在不同頻率下對本地振蕩器信號的測試部分和基準(zhǔn)部分進(jìn)行調(diào)制以產(chǎn)生調(diào)制邊帶，將本地振蕩器信號的已調(diào)制測試部分提供給DUT，然后光學(xué)混合這兩個已調(diào)制信號。光學(xué)混合這兩個已調(diào)制信號將光頻向下轉(zhuǎn)變到電頻。由DUT引起的相位變化通過測量本地振蕩器信號測試部分的調(diào)制邊帶之間的相位差來確定。因為通過測量調(diào)制邊帶之間的相位差來獲得相位變化，所以對于實用目的，群時延表征對環(huán)境和物理不穩(wěn)定性不敏感。此外，因為這種表征基于本地振蕩器信號的兩個部分的干涉，所以該過程涉及光學(xué)外差，從而具有寬的動態(tài)范圍?？梢圆煌ㄟ^光學(xué)混合而通過電混合來實現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)變。例如，本地振蕩器信號的測試部分在第一頻率下被調(diào)制以產(chǎn)生調(diào)制邊帶，被提供給DUT，然后與本地振蕩器信號的基準(zhǔn)部分光學(xué)混合以生成電信號。然后，從本地振蕩器信號的測試部分和基準(zhǔn)部分的光學(xué)混合產(chǎn)生的電信號與另一個電信號電混合，以完成頻率轉(zhuǎn)變。


圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的用于測量DUT的幅度、相位和群時延響應(yīng)的系統(tǒng)的實施例，該系統(tǒng)包括具有測試信號調(diào)制器的測試臂和具有基準(zhǔn)信號調(diào)制器的基準(zhǔn)臂。
圖2A描繪了本地振蕩器信號的已相位調(diào)制測試部分的譜峰。
圖2B描繪了本地振蕩器信號的已相位調(diào)制基準(zhǔn)部分的譜峰。
圖3A描繪了在光域中本地振蕩器信號的已調(diào)制測試部分的譜峰和相關(guān)電場。
圖3B描繪了在光域中本地振蕩器信號的已調(diào)制基準(zhǔn)部分的譜峰和相關(guān)電場。
圖3C描繪了響應(yīng)于本地振蕩器信號的測試部分和基準(zhǔn)部分混合后的電場而產(chǎn)生的光檢測器電流在電域(electrical domain)中的譜峰。
圖4描繪了根據(jù)本發(fā)明的用于測量DUT偏振特性的系統(tǒng)的實施例，該系統(tǒng)在測試臂中使用偏振調(diào)制。
圖5A描繪了本地振蕩器信號的偏振調(diào)制測試部分的譜峰。
圖5B描繪了本地振蕩器信號的已相位或偏振調(diào)制基準(zhǔn)部分的譜峰。
圖6是對偏振調(diào)制的本地振蕩器信號的三維描繪。
圖7以三維形式描繪了在傳播通過DUT之前和之后偏振調(diào)制的本地振蕩器信號的偏振狀態(tài)。
圖8以三維形式描繪了根據(jù)本地振蕩器信號的偏振調(diào)制測試部分與本地振蕩器信號的相位調(diào)制基準(zhǔn)部分的混合的Jones矩陣元素的恢復(fù)。
圖9描繪了根據(jù)本發(fā)明的用于測量DUT光學(xué)特性的系統(tǒng)的實施例，該系統(tǒng)使用兩個串聯(lián)的調(diào)制器。
圖10描繪了用于測量DUT的幅度、相位和群時延響應(yīng)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用電混合。
圖11描繪了用于測量DUT的偏振依賴特性的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用電混合。
圖12A描繪了可以與圖1和圖4的系統(tǒng)一起使用的集成光學(xué)元件，其包括兩個調(diào)制器。
圖12B描繪了可以與圖1和圖4的系統(tǒng)一起使用的集成光學(xué)元件，其包括兩個調(diào)制器、一個分離器和一個耦合器。
圖12C描繪了可以與圖1和圖4的系統(tǒng)一起使用的兩個集成光學(xué)元件，其包括分離器、耦合器和調(diào)制器。
圖13描繪了用于分析DUT的光學(xué)性能的方法的流程圖。
具體實施例方式
圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的用于測量DUT的幅度、相位和群時延性能的系統(tǒng)100的實施例。該系統(tǒng)包括本地振蕩器源102、分光器104、測試臂106、基準(zhǔn)臂108、調(diào)制控制器110、DUT接口112、光組合單元114、光接收器116以及處理單元118。為了描述的目的，該系統(tǒng)被連接到DUT120，但是DUT不必是系統(tǒng)的一部分。應(yīng)該注意，通篇說明書中，可以使用相同的標(biāo)號來標(biāo)識相同的單元。
參照圖1，本地振蕩器源102產(chǎn)生本地振蕩器信號122。在一個實施例中，本地振蕩器源是掃描范圍大于等于20GHz的高度相干可調(diào)激光器。該掃描激光器可以連續(xù)掃描。在DUT表征過程中，一般對本地振蕩器信號進(jìn)行一定波長或頻率范圍的掃描，以在該波長范圍內(nèi)表征DUT。在一個實施例中，在1,550納米的本地振蕩器信號的掃描速度大約為100nm/s或12.5MHz/μs，掃描范圍大約為100nm。但是，掃描速度和掃描范圍可以更高或更低。在一個實施例中，在一定波長范圍內(nèi)掃描本地振蕩器信號包括在多個步驟中通過突然的相位變化將本地振蕩器信號遞增地調(diào)節(jié)到不同的波長。在根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例中，在一定波長范圍內(nèi)掃描本地振蕩器信號包括通過平緩的“摺狀”相變在波長之間進(jìn)行平緩的轉(zhuǎn)變。
本地振蕩器源102與分光器104進(jìn)行光通信。在圖1的實施例中，本地振蕩器光纖126將本地振蕩器源光學(xué)連接到分光器。分光器還與系統(tǒng)100的測試臂106和基準(zhǔn)臂108進(jìn)行光通信。分光器將本地振蕩器信號分成分別提供給測試臂和基準(zhǔn)臂的測試部分和基準(zhǔn)部分。分光器可以是將本地振蕩器信號輸出到至少兩個光路中的光耦合器。例如，分光器可以是光學(xué)定向的3dB光纖耦合器，但是可以使用其他分光器。
測試臂106包括測試光纖128、130和132、測試信號調(diào)制器134以及DUT接口112。測試臂將分光器104光學(xué)連接到光組合單元114，使得本地振蕩器信號的測試部分從分光器經(jīng)過測試信號調(diào)制器134和DUT 120傳播到光組合單元。測試信號調(diào)制器調(diào)制本地振蕩器信號的測試部分，以生成本地振蕩器信號的已調(diào)制測試部分。測試信號調(diào)制器可以是相位調(diào)制器、偏振調(diào)制器或強(qiáng)度調(diào)制器。在一個實施例中，調(diào)制器是Ti不擴(kuò)散的LiNbO3調(diào)制器。下面更詳細(xì)地描述信號調(diào)制。
DUT接口112將DUT 120光學(xué)連接到系統(tǒng)100。在圖1的配置中，DUT接口包括兩個連接點，它們將DUT光學(xué)連接在測試信號調(diào)制器134和光組合單元114之間。特別地，這兩個連接點包括能使光纖130和132被耦合到DUT的端口的兩個光纖連接器。或者，DUT接口可以是能使DUT被光學(xué)連接在測試信號調(diào)制器和光組合單元之間的任何光學(xué)系統(tǒng)或機(jī)件。如這里所描述的，DUT接口意于包括能使DUT被光學(xué)連接在測試信號調(diào)制器和光組合單元之間的任何光學(xué)系統(tǒng)或機(jī)件。
DUT 120可以是例如光纖、濾波器、多路復(fù)用器、多路分離器、循環(huán)器等待表征的光學(xué)元件。DUT還可以是由多個光學(xué)元件組成的光網(wǎng)絡(luò)。通過DUT接口可以將不同的DUT連接到系統(tǒng)。根據(jù)DUT的具體情況，DUT可以在透射或反射中被表征。
系統(tǒng)100的基準(zhǔn)臂108包括基準(zhǔn)光纖136和138以及基準(zhǔn)信號調(diào)制器140?；鶞?zhǔn)臂將分光器104光學(xué)連接到光組合單元114，使得本地振蕩器信號的基準(zhǔn)部分可以從分光器經(jīng)過基準(zhǔn)信號調(diào)制器傳播到光組合單元?；鶞?zhǔn)信號調(diào)制器調(diào)制本地振蕩器信號的基準(zhǔn)部分，以生成本地振蕩器信號的已調(diào)制基準(zhǔn)部分。基準(zhǔn)信號調(diào)制器可以是相位調(diào)制器、偏振調(diào)制器或強(qiáng)度調(diào)制器。在一個實施例中，調(diào)制器是Ti不擴(kuò)散的LiNbO3調(diào)制器。下面更詳細(xì)地描述信號調(diào)制。
調(diào)制控制器110與測試信號調(diào)制器134和基準(zhǔn)信號調(diào)制器140都進(jìn)行信號通信。調(diào)制控制器向調(diào)制器提供調(diào)制信號，這控制著光信號調(diào)制。例如，調(diào)制控制器向測試信號調(diào)制器提供頻率為f1的調(diào)制信號，并向基準(zhǔn)信號調(diào)制器提供頻率為f2的調(diào)制信號，其中調(diào)制頻率f1和f2互不相同。在一個實施例中，調(diào)制頻率被選擇成使得兩個已調(diào)制信號之間的頻率差在光接收器的帶寬內(nèi)。可以通過測試系統(tǒng)用戶接口(未示出)對調(diào)制控制器進(jìn)行輸入。調(diào)制控制器還可以通過連接117向處理單元118提供(例如為頻率差f1-f2的)基準(zhǔn)電信號。
光組合單元114通過系統(tǒng)100的測試臂106和基準(zhǔn)臂108與本地振蕩器源102進(jìn)行光通信。在圖1的實施例中，光組合單元通過光纖132和138被分別連接到測試臂和基準(zhǔn)臂。光組合單元將本地振蕩器信號的已調(diào)制測試部分和本地振蕩器信號的已調(diào)制基準(zhǔn)部分光學(xué)上組合成組合光信號，并通過輸出光纖142將該組合光信號的至少一部分輸出到光接收器116。光組合單元可以是將組合光信號輸出到至少一個光路中的光耦合器。例如，光耦合器可以是光學(xué)定向的3dB光纖耦合器，但是可以使用其他光耦合器。在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，光信號的耦合基本上不依賴于光信號的偏振。在一個實施例中，(例如使用偏振控制器)將光信號的偏振狀態(tài)控制為幾乎相同，以最大化外差拍頻(beat)信號。雖然在下面將光組合單元描述為將一束組合光信號輸出到光接收器116，但是應(yīng)該理解，輸出多于一束組合光信號(例如平衡接收器)的光組合單元的實施例也是可以的。
光接收器116包括至少一個光檢測器，其被調(diào)整來檢測和混合從光組合單元輸出的組合光信號。光接收器響應(yīng)于所接收的光信號而產(chǎn)生電信號。由光接收器產(chǎn)生的電信號被提供給處理單元118以在表征DUT中使用。在圖1中用線148來描繪光接收器和處理單元之間的連接。雖然沒有示出，但是光接收器可以包括附加的信號處理電路，例如本領(lǐng)域中公知的信號放大器、濾波器和信號組合器。光接收器還可以包括偏振選擇性光學(xué)器件，以允許對輸入信號進(jìn)行偏振分集接收(polarization diversereception)和/或偏振分析。
處理單元118從光接收器116接收電信號，并處理電信號以確定DUT120的至少一個光學(xué)特性。具體而言，處理單元可以確定DUT的幅度、相位和群時延響應(yīng)。處理單元可以包括在電信號處理領(lǐng)域中公知的模擬信號處理電路和/或數(shù)字信號處理電路。在一個實施例中，來自光接收器的模擬信號被轉(zhuǎn)變成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，隨后該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被處理。處理單元還可以包括任意基于硬件和軟件的處理組合。
在圖1的系統(tǒng)100中，光學(xué)連接各種光學(xué)元件的光纖是本領(lǐng)域中公知的單模光纖，但是可以使用其他波導(dǎo)來光學(xué)連接各種光學(xué)元件。此外，雖然描述了波導(dǎo)，但是光信號可以在自由空間中被輸入到系統(tǒng)中，或者在系統(tǒng)內(nèi)傳輸。
參照圖1描述的系統(tǒng)100的操作包括產(chǎn)生在一定波長范圍中掃描的本地振蕩器信號，以及將所述本地振蕩器信號分成測試部分和基準(zhǔn)部分。本地振蕩器信號的測試部分被測試信號調(diào)制器134調(diào)制，然后被提供給DUT120，而本地振蕩器信號的基準(zhǔn)部分被基準(zhǔn)信號調(diào)制器140調(diào)制。如下面詳細(xì)描述的，給予本地振蕩器信號的測試部分和基準(zhǔn)部分的調(diào)制頻率互不相同。本地振蕩器信號的這兩個已調(diào)制部分在光組合單元114被組合，以生成組合光信號。組合光信號被光接收器116檢測和混合。由光接收器產(chǎn)生的電信號被處理器118接收并被處理以確定DUT的至少一個光學(xué)特性。具體而言，根據(jù)所接收的光信號確定DUT的幅度、相位和群時延響應(yīng)。分光器、測試信號調(diào)制器、基準(zhǔn)信號調(diào)制器、光組合單元和光接收器的組合，由于其外差本質(zhì)而建立了具有寬動態(tài)范圍的系統(tǒng)(其中光檢測器電流與較強(qiáng)的本地振蕩器基準(zhǔn)信號電場和測試信號電場的乘積成比例)。群時延的測量使用調(diào)制邊帶進(jìn)行，并且為了實用的目的，所述測量對環(huán)境和物理的不穩(wěn)定不敏感。
通過相位調(diào)制的群時延測量在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，通過在不同頻率下對本地振蕩器信號的測試部分和基準(zhǔn)部分進(jìn)行相位調(diào)制來測量DUT的群時延。具體而言，由光測試信號的調(diào)制邊帶之間的相位差來確定群時延。通過將本地振蕩器信號的已調(diào)制測試部分與本地振蕩器信號的已調(diào)制基準(zhǔn)部分混合，將在光頻的相位差向下轉(zhuǎn)變成電頻。因此，在電頻f1-f2下測量相位差。在圖1的系統(tǒng)100中，測試信號調(diào)制器134和基準(zhǔn)信號調(diào)制器140都是相位調(diào)制器，例如Ti不擴(kuò)散的LiNbO3相位調(diào)制器。如圖2A所描繪的，在調(diào)制頻率f1下對本地振蕩器信號的測試部分進(jìn)行相位調(diào)制，產(chǎn)生在載波頻率處有中間頻譜峰203以及以間距f1隔開的多個邊帶頻譜峰205(這里稱為邊帶)的光信號。同樣，如圖2B所描繪的，在調(diào)制頻率f2下對本地振蕩器信號的基準(zhǔn)部分進(jìn)行相位調(diào)制，產(chǎn)生在載波頻率處有中間頻譜峰207以及以間距f2隔開的多個邊帶的光信號。轉(zhuǎn)回參照圖1，本地振蕩器信號的已被相位調(diào)制測試部分通過DUT接口112被提供給DUT 120。然后，本地振蕩器信號的已被相位調(diào)制測試部分和本地振蕩器信號的已被相位調(diào)制基準(zhǔn)部分在光組合單元114被組合，以形成組合光信號。在光接收器116，該組合光信號被檢測和混合。
在一個實施例中，限制接收器的帶寬，使得僅僅混合測試和基準(zhǔn)信號的相應(yīng)邊帶。具體而言，圖2A中描繪的J-1邊帶205與圖2B中描繪的J-1邊帶209被混合，產(chǎn)生電信號。類似地，圖2A中描繪的J1邊帶205與圖2B中描繪的J1邊帶209被混合，也產(chǎn)生電信號?；旌虾托纬呻娦盘柕倪^程發(fā)生在光接收器116中。此外，這兩個電信號在光接收器內(nèi)生成拍頻信號。眾所周知，不同頻率的兩個聲波在與這兩個聲波的頻率差相等的頻率下將脈動或“拍動”。例如，30赫茲(Hz)和34Hz的兩個聲波將產(chǎn)生4Hz的拍頻。拍頻的相位包含關(guān)于這兩個聲波相位差的信息。在接收器處生成的電信號也發(fā)生這種拍動現(xiàn)象，因此，電信號的拍頻包含與這兩個光信號相關(guān)的相位信息。因為相位信息保存在通過組合和混合本地振蕩器信號的這兩個已調(diào)制部分的各個邊帶而產(chǎn)生的外差信號中，所以電拍頻的相位包含通過DUT傳播的光邊帶的相位差信息。這樣，包含在外差信號的拍頻中的相位信息可以被取出，用于測量本地振蕩器信號的已調(diào)制測試部分的兩個邊帶之間的相位差。群時延由通過調(diào)制邊帶分離而分開的相位差直接確定，其等于Δω＝4πf1。群時延以等式的形式表示為 其中，Δ指所測量的相位差。
群時延測量原理下面是對使用基于干涉測量法的系統(tǒng)與信號調(diào)制的組合來測量群時延中所涉及的原理的描述。下面給出的描述涉及參照圖1描述的系統(tǒng)。為了簡化數(shù)學(xué)符號，假設(shè)本地振蕩器信號的光頻恒定，由υ0表示。本地振蕩器信號的電場幅度被歸一化為1，并由e0(t)＝exp(j2πυ0t+j0)表示，其中，相位項0表示相位噪聲。相位項0還可以包含由于本地振蕩器信號掃描引起的光相位變化。在測試臂中，本地振蕩器信號在調(diào)制深度a1和電頻f1下被相位調(diào)制。這樣，在測試信號調(diào)制器之后，已調(diào)制本地振蕩器信號的電場由下面的等式表示e1(t)＝exp(j2πυ0t+j0+ja1cos(2πf1t+ψ1))， (1)其中，ψ1表示施加給相位調(diào)制器的信號的電相位噪聲。通過使用Jacobi-Anger展開exp(jacosθ)=Σm=-∞∞jmJm(a)exp(jmθ),----(2)]]>其中，Jm(a)表示Bessel函數(shù)，并且在只捕捉載波和兩個最近的邊帶時，等式(1)可以改寫成e1(t)＝j(luò)J1(a1)exp(j2πυ0t-j2πf1t+j0-jψ1)+J0(a1)exp(j2πυ0t+j0)+(3)jJ1(a1)exp(j2πυ0t+j2πf1t+j0+jψ1)+…已調(diào)制本地振蕩器信號的多個邊帶可以被看作是其相位被鎖定的多個光波。這些波中的每一個都具有不同的光頻，并通過分散性的(dispersive)的DUT以不同的速度傳播。這樣，根據(jù)等式(3)的每一個光波都經(jīng)歷不同的相移。此外，對于掃描本地振蕩器信號，所有的光波都以頻率γτ被移位，其中，γ是本地振蕩器信號掃描速度，τ是由于干涉儀的不平衡引起的時延，包括DUT時延在內(nèi)?？紤]了色散和本地振蕩器信號掃描的電場的等式是e1′(t)＝j(luò)J1(a1)exp(j2πυ0t-j2πf1t-jπγτt+j0-jψ1-jθ-1)+J0(a1)exp(j2πυ0t-jπγτt+j(0-jθ0)+(4)jJ1(a1)exp(j2πυ0t+j2πf1t-jπγτt+j0+jψ1-jθ1)+…其中，θm指色散相關(guān)的相移。
圖1系統(tǒng)的基準(zhǔn)臂中本地振蕩器的部分可以以類似的方式描述。選擇相位調(diào)制頻率f2，使得這兩個已調(diào)制信號之間的頻率差f1-f2在光接收器的帶寬內(nèi)。電場的等式是e2(t)＝exp(j2πυ0t+j0+ja2cos(2πf2t+ψ2)) (5)其中，a2是調(diào)制深度，ψ2表示施加給相位調(diào)制器的電信號的相位噪聲。通過Jacobi-Anger展開(2)e2(t)＝j(luò)J1(a2)exp(j2πυ0t-j2πf2t+j0-jψ2)+J0(a2)exp(j2πυ0t+j0)+(6)jJ1(a2)exp(j2πυ0t+j2πf2t+j0+jψ2)+…根據(jù)等式I＝(e1′+e2)(e1′+e2)*來計算在光接收器的光檢測器處的強(qiáng)度。只考慮頻率在接收器帶寬內(nèi)的干涉項(例如，僅僅考慮等式(4)和(6)的相應(yīng)邊帶的干涉)。在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，選擇光接收器的帶寬，使得光接收器檢測低頻干涉信號，而不檢測其他更高頻率的干涉信號。為了簡化，假設(shè)檢測器響應(yīng)度等于1，并且只測量交流(AC)項，那么光接收器的光檢測器的電流是i(t)＝2J1(a1)J1(a2)cos(2πΔft+2πγτt+θ-1+ψ1-ψ2)+2J0(a1)J0(a2)cos(2πγτt+θ0)+ (7)2J1(a1)J1(a2)cos(2πΔft-2πγτt-θ1+ψ1-ψ2)+…其中，Δf＝f1-f2。在圖3A至圖3C中對等式(4)、(6)和(7)進(jìn)行了圖解說明。具體而言，圖3A標(biāo)示了光域中本地振蕩器信號的已調(diào)制測試部分的電場，圖3B標(biāo)示了光域中本地振蕩器信號的已調(diào)制基準(zhǔn)部分的電場，圖3C標(biāo)示了電域中由混合本地振蕩器信號的已調(diào)制測試部分和基準(zhǔn)部分而得到的電流。以乘積形式表示的電頻Δf下的電流是i(t)＝4J1(a1)J1(a2)cos(2πγτt+θ0)cos(2πΔft+Δθ+ψ1-ψ2)， (8)其中，θ0＝(θ-1+θ1)/2，Δθ＝(θ-1-θ1)/2。上面的等式描述了調(diào)幅(AM)信號。在Δf＞γτ的情況下，載波頻率是Δf，AM頻率是γτ。AM信號cos(2πγτt+θ0)表示在干涉外差光網(wǎng)絡(luò)分析儀中的傳統(tǒng)測量信號。該信號的相移θ0是對色散的測量。這種傳統(tǒng)方法對熱和振動不穩(wěn)定性的敏感性起源于干涉儀的不平衡τ對熱和振動效應(yīng)的依賴性。此外，該測量對掃描速度γ的變化敏感。
載波信號cos(2πΔft+Δθ+ψ1-ψ2)提供了色散測量的新方法。與干涉信號的頻率γτ不同，頻率Δf是常數(shù)并且不依賴于環(huán)境的變化以及本地振蕩器信號的掃描速度的變化。相移Δθ包含色散效應(yīng)，并且測量出其在邊帶J-1和J1之間。群時延可以由下面的等式計算τg≈ΔθΔω----(9)]]>其中，Δω＝2πf，f≈f1，2。群時延測量的精度是相位項ψ1-ψ2中包含的電相位噪聲的函數(shù)，這樣圖1的調(diào)制控制器110必須具有低的電相位噪聲。應(yīng)該注意，在外差光網(wǎng)絡(luò)分析儀中傳統(tǒng)上所使用的信號被保存并且可用于處理。
在Δf＜γτ(例如DUT具有非常長的引線或者非?？斓谋镜卣袷幤餍盘枓呙杷俣?的情況下，信號cos(2πγτt+θ0)作為載波，而cos(2πΔft+Δθ+ψ1-ψ2)描述了其幅度調(diào)制。在這種情況下，由于較高的環(huán)境不穩(wěn)定性和較高的頻率γτ，干涉測量非常困難或者根本不可能。但是，這種方法的AM信號cos(2πΔft+Δθ+ψ1-ψ2)可以通過AM解調(diào)制的傳統(tǒng)方法(例如混合或峰檢測)被檢測，從而可以測量相移Δθ。這樣，所描述的技術(shù)允許對較長的多個DUT進(jìn)行群時延測量。這是該技術(shù)優(yōu)于傳統(tǒng)的干涉外差網(wǎng)絡(luò)分析儀的又一個優(yōu)點。
在這部分中得到的主要公式用于最近的邊帶J-1和J1。但是，可以容易地將這些主要的公式推廣到任意對的邊帶。當(dāng)考慮涉及具有不同偏振狀態(tài)的多個邊帶的偏振分析測量時，可以使用更高級別的邊帶。此外，在對較長的多個DUT的測量中可以使用更高級別的邊帶。
通過偏振調(diào)制的微分群時延測量在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，通過對本地振蕩器信號的測試部分的偏振調(diào)制來測量DUT的偏振依賴特性(包括微分群時延)。圖4描繪了用于測量DUT的偏振依賴特性(包括微分群時延)的系統(tǒng)400。圖4的系統(tǒng)類似于圖1的系統(tǒng)，只是圖4的系統(tǒng)中測試信號調(diào)制器434是偏振調(diào)制器，光接收器416是偏振分集接收器。參照圖4，偏振分束器452處于在光組合單元414和光接收器416之間的光路上。光接收器對從偏振分束器輸出的兩個偏振束中的每一束都包括一個光檢測器。偏振分束器和多個光檢測器使得光接收器成為本領(lǐng)域中公知的偏振分集接收器。偏振調(diào)制器434包括在Ti不擴(kuò)散的LiNbO3相位調(diào)制器的輸入端處的偏振器450。這樣，通過以45度向雙折射元件中發(fā)射線性偏振的本地振蕩器信號，以平衡兩個線性偏振模式的功率，來實現(xiàn)偏振調(diào)制。由于不同的光電系數(shù)值，本地振蕩器信號的每一個偏振模式都經(jīng)歷不同的相位調(diào)制。如圖5A所描繪的，對本地振蕩器信號的測試部分進(jìn)行偏振調(diào)制，產(chǎn)生在載波頻率處有中間頻譜峰503以及以間距f1隔開的多個邊帶頻譜峰505的光信號。偏振調(diào)制的結(jié)果是，每一個頻譜峰都具有不同的偏振狀態(tài)(例如，P0、P1、P2、P3和P4)。本地振蕩器信號的基準(zhǔn)部分被相位或偏振調(diào)制，產(chǎn)生在載波頻率處有中間頻譜峰507以及以頻率間距f2隔開的多個邊帶509的光信號，如圖5B所描繪的。這兩個已調(diào)制信號的頻率之間的偏移對應(yīng)于干涉儀的自由頻譜范圍，且等于τ。這樣，圖5A和圖5B之間的偏移表示當(dāng)調(diào)制頻率差Δf＝f1-f2小于τ(例如較短的DUT或較慢的掃描速度的情況)時的測量情景。
在操作中，本地振蕩器信號的已被偏振調(diào)制的測試部分通過DUT接口412被提供給DUT 420。然后，本地振蕩器信號的已偏振調(diào)制的測試部分與本地振蕩器信號的已調(diào)制基準(zhǔn)部分在光組合單元414被組合，以形成組合光信號。該組合光信號接著被光接收器416檢測和混合。本地振蕩器信號的已被偏振調(diào)制測試部分與本地振蕩器信號的已調(diào)制基準(zhǔn)部分的混合，將光頻向下轉(zhuǎn)變成期望的電頻。然后，本地振蕩器信號的已偏振調(diào)制的測試部分的頻譜峰之間的相位差可以根據(jù)相應(yīng)的頻率轉(zhuǎn)變電信號來確定，并且被用于測量例如微分群時延的偏振依賴特性。被檢測信號的幅度可以被用來確定偏振依賴狀態(tài)的幅度響應(yīng)，例如偏振依賴損耗。從具有不同偏振狀態(tài)的調(diào)制邊帶的不同組之間的相位差，來直接確定微分群時延。
微分群時延測量原理下面是對通過基于干涉儀的系統(tǒng)與偏振調(diào)制來測量DUT的偏振依賴特性(包括微分群時延)中所涉及的原理的描述。
偏振調(diào)制在圖4中描繪了包括調(diào)制器434和偏振器450的偏振調(diào)制器。偏振調(diào)制器是對兩個偏振模式不同地進(jìn)行調(diào)制，從而調(diào)制偏振狀態(tài)的器件。例如，偏振調(diào)制器可以使用偏振器和Ti不擴(kuò)散的LiNbO3相位調(diào)制器來實現(xiàn)。本地振蕩器信號以45度通過處于線性偏振狀態(tài)的偏振器被發(fā)射到Ti不擴(kuò)散的LiNbO3相位調(diào)制器中，以平衡調(diào)制器的兩個線性偏振模式的功率。由于不同的光電系數(shù)值(γ33≈3γ13)，每一個偏振模式都經(jīng)歷不同的相位調(diào)制。在數(shù)學(xué)上，使用Jones向量符號，已偏振調(diào)制的光波的電場由下面的等式描述 其中，a1≈3b1。使用Jacobi-Anger展開(5)，得到下面的表達(dá)式 這樣，在光頻υ0±m(xù)f1下的光波具有由Jones向量 描述的偏振狀態(tài)。
因為Jm(a1)和Jm(b1)是實數(shù)，所以相應(yīng)的偏振狀態(tài)是線性的，并且在Poincare球上沿赤道分布。通過將調(diào)制深度調(diào)整為a1≈3b1，就可能控制各個線性偏振狀態(tài)的方位。在圖6中示出了邊帶的不同偏振狀態(tài)，其中，已調(diào)制本地振蕩器信號的多個頻譜峰(以調(diào)制頻率f1隔開)具有不同的線性偏振狀態(tài)。特別有趣的排列是使兩個不同邊帶的偏振狀態(tài)正交或幾乎正交。例如，通過使J1(a1)J3(a1)+J1(b1)J3(b1)＝0，具有光頻υ0±f1和υ0±3f1的光波具有正交的偏振狀態(tài)。此外，如在下一個部分中示出的，可以在不同電頻下檢測這些光波。這允許對在兩個或更多個偏振狀態(tài)下的DUT同時進(jìn)行測量?？梢允褂眠@種同時測量來確定DUT的偏振性能，例如微分群時延或偏振依賴損耗。
偏振分析測量假設(shè)本地振蕩器信號的已偏振調(diào)制的測試部分傳播通過由Jones矩陣M描述的DUT。假設(shè)矩陣M的元素在已調(diào)制本地振蕩器信號的頻譜寬度范圍內(nèi)具有不變的幅度。即，矩陣元素對于包括已調(diào)制本地振蕩器信號的邊帶(三個到四個邊帶)具有相同的幅度。但是，元素的相位在邊帶之間不同，該邊帶用標(biāo)記m指代Mm=aexp(jαm)bexp(jβm)cexp(jγm)dexp(jσm)----(12).]]>此外，測試臂中的光波經(jīng)歷頻率平移γτ。將等式(11)和(12)相乘并考慮其余的相移，得到在傳播通過DUT后電場的表達(dá)式 上面的表達(dá)式只考慮了三個邊帶。在圖7中圖示了光波通過DUT的傳播。具體而言，圖7圖示了已偏振調(diào)制的信號在其被提供給DUT 720之前以及被提供給DUT之后的偏振狀態(tài)。在載波的每一側(cè)只示出了等式(13)的三個邊帶。如圖4所示，光接收器是偏振分集的，因此選擇在基準(zhǔn)臂中本地振蕩器信號的偏振狀態(tài)，以在光接收器的兩個光檢測器處提供相等的功率。當(dāng)描述任意偏振狀態(tài)的Jones向量 中的角度α近似等于π/4時，提供相等的功率。當(dāng)考慮偏振狀態(tài)并使用Jacobi-Anger展開(2)時，描述基準(zhǔn)臂中本地振蕩器信號的等式(5)變?yōu)?來自測試臂406的波e1′(t)和來自基準(zhǔn)臂408的e2(t)在光組合單元414被組合。所得到的電場e(t)＝e1′(t)+e2(t)在偏振分集接收器416被檢測。這樣，與所得到的Jones向量的上部和下部元素相對應(yīng)的水平和垂直線性偏振分量被分開檢測。在數(shù)學(xué)上，水平分量由eh(t)＝Phe(t)定義，而垂直分量由ev(t)＝Pve(t)定義，其中，Ph=1000,]]>Pv=0001.]]>假設(shè)接收器光檢測器的響應(yīng)度等于1，那么從水平偏振狀態(tài)產(chǎn)生的電流由公式ih(t)＝eh(t)eh(t)*計算，等于ih(t)=Σm=-33(aJm(a1)Jm(a2)cos(2πmΔft-2πγτt+mΔψ+αm)+bJm(b1)Jm(a2)cos(2πmΔft-2πγτt+mΔψ+βm))----(15)]]>其中，Δf＝f1-f2，Δψ＝ψ1-ψ2。上面的等式只列出了在測量系統(tǒng)中被檢測和處理的AC項。類似地，關(guān)于垂直偏振狀態(tài)，iv(t)＝ev(t)ev(t)*給出iv(t)=Σm=-33(cJm(a1)Jm(a2)cos(2πmΔft-2πγτt+mΔψ+γm)+dJm(b1)Jm(a2)cos(2πmΔft-2πγτt+mΔψ+σm))----(16)]]>現(xiàn)在假設(shè)，通過調(diào)節(jié)調(diào)制深度使在光頻υ0±f1下相位調(diào)制器的輸入偏振狀態(tài)為垂直的，從而使得J1(a1)＝0。因為調(diào)制深度b1大約小三倍，所以J3(b1)≈0。因此，光頻υ0±3f1幾乎處于水平偏振狀態(tài)。通過檢測在頻率Δf下的第一邊帶以及在頻率3Δf下的第三邊帶，測量對幾乎正交偏振狀態(tài)的DUT響應(yīng)。根據(jù)等式(15)由第三諧波得到在光接收器的水平偏振狀態(tài)下測量到的對水平偏振狀態(tài)激勵的DUT響應(yīng)ih3(t)＝2aJ3(a1)J3(a2)cos(2πγτt-α0)cos(6πΔft+3Δψ+Δα3)， (17)其中，α0＝(a3+α-3)/2，Δα3＝(a3-α-3)/2。類似地，根據(jù)等式(15)由第一諧波中得到在水平偏振狀態(tài)下測量到的對垂直偏振狀態(tài)激勵的DUT響應(yīng)ih1(t)＝2bJ1(b1)J1(a2)cos(2πγτt-β0)cos(2πΔft+Δψ+Δβ1)， (18)其中，β0＝(β1+β-1)/2，Δβ1＝(β1-β-1)/2。通過相同的程序，根據(jù)等式(16)由第三諧波得到在接收器的垂直偏振下測量到的對水平偏振狀態(tài)激勵的DUT響應(yīng)iv3(t)＝2cJ3(a1)J3(a2)cos(2πγτt+ζ-γ0)cos(6πΔft+3Δψ+Δγ3)， (19)其中，γ0＝(γ3+γ-3)/2，Δγ3＝(γ3-γ-3)/2。最后，根據(jù)等式(16)由第一諧波得到在光接收器的垂直偏振下測量到的對垂直偏振狀態(tài)激勵的DUT響應(yīng)iv1(t)＝2dJ1(b1)J1(a2)cos(2πγτt+ζ-σ0)cos(2πΔft+Δψ+Δσ1)，(20)其中，σ0＝(σ1+σ-1)/2，Δσ1＝(σ1-σ-1)/2。在圖8中圖解示出了等式(13)、(14)和得出等式(17)～(20)的混合過程。具體而言，圖8的左側(cè)描繪了本地振蕩器信號的已調(diào)制測試部分和基準(zhǔn)部分在測試部分已經(jīng)被提供給DUT而這兩個信號還沒有被組合和混合之前的偏振狀態(tài)。圖8的右側(cè)分別描繪了已混合信號的水平和垂直分量。等式(17)～(20)描述了與等式(8)描述的信號具有相同性能的信號。因此，可能的測量方法是相似的?？梢栽陔婎lγτ下測量干涉信號以確定Jones矩陣(12)的相位項α、β、γ和σ。這種傳統(tǒng)的測量對熱不穩(wěn)定性和振動敏感?；蛘?，根據(jù)本發(fā)明，在頻率Δf和3Δf下對相位差Δα、Δβ、Δγ和Δσ的微分測量構(gòu)成了對環(huán)境不敏感的技術(shù)。通過積分從相位差得到相位項。在任何一種方法中，從被檢測信號的強(qiáng)度確定幅度a、b、c和d。這樣，在任何一種方法中，都可以重構(gòu)Jones矩陣(12)。必須說明，一般通過將Jones矩陣的一些元素設(shè)置為常數(shù)(例如d＝1和σ0＝0)來重構(gòu)歸一化Jones矩陣就足夠了。這意味著對幅度和相位的相對測量(例如a/d和a-σ)。相位的任何恒定的偏移都不重要。這就是為什么等式(19)和(20)中的相移ζ，或者積分過程，對例如根據(jù)本征分析確定的微分群時延沒有影響的原因。還要注意，微分相位測量允許對具有長引線的DUT進(jìn)行表征(例如，對一卷光纖的色散測量)。在使用公知的干涉方法時，對具有長引線的元件進(jìn)行測量是非常難的或者是不可能的。上面給出的解決方法不是唯一的方法，但是它相對簡單。一般，不需要使用正交偏振狀態(tài)。此外，在分析中只使用具有正交偏振狀態(tài)的兩個邊帶。在提高測量的精確度或者在校準(zhǔn)時可以增加使用具有其他偏振狀態(tài)的其余邊帶。在本說明書中沒有包含對更復(fù)雜測量情景的描述，以避免數(shù)學(xué)上的復(fù)雜性。
雖然參照圖1和圖4描述的系統(tǒng)將本地振蕩器信號分為測試部分和基準(zhǔn)部分以給予不同的調(diào)制頻率，但是在可替換的實施例中，在本地振蕩器信號被分為測試部分和基準(zhǔn)部分之后，可以對本地振蕩器信號的測試部分施加兩個不同的調(diào)制頻率。圖9描繪了系統(tǒng)900的例子，其中，在本地振蕩器信號被分為獨立的部分之后，可以對該信號的測試部分施加兩個調(diào)制頻率。該系統(tǒng)包括本地振蕩器源902、分光器904、第一調(diào)制器934、DUT接口912(用于連接到DUT 920)、第二調(diào)制器940、光組合單元914、光接收器916和處理單元918。
參照圖9描述的系統(tǒng)900的操作包括產(chǎn)生在一定波長范圍中掃描的本地振蕩器信號。本地振蕩器信號被分成測試部分和基準(zhǔn)部分，測試部分被第一調(diào)制器934在頻率f1下調(diào)制，然后被提供給DUT 920。在與DUT相互作用之后，本地振蕩器信號的測試部分被第二調(diào)制器940在頻率f2下調(diào)制，這里調(diào)制頻率f1和f2互不相同。然后，本地振蕩器信號的測試部分與本地振蕩器信號的基準(zhǔn)部分被組合，該組合光信號被光接收器916檢測和混合。由光接收器產(chǎn)生的電信號被處理器918接收并處理以確定DUT的至少一個光學(xué)特性。具體而言，響應(yīng)于所接收的光信號，可以確定DUT的幅度、相位和群時延響應(yīng)。在要測量偏振依賴特性時，該系統(tǒng)可以包括偏振器962和964以及偏振分集接收器(未示出)。
在另一個可替換實施例中，通過在將光測試和基準(zhǔn)信號進(jìn)行光混合之外，再混合兩個電信號來實現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換。具體來說，在頻率f1下被調(diào)制的光信號的光譜峰與本地振蕩器信號的基準(zhǔn)部分組合并且在光接收器中被光學(xué)混合，以產(chǎn)生在電頻f1附近的電信號。然后，來自光接收器的電信號與頻率f2的電信號電學(xué)混合，以生成被轉(zhuǎn)變?yōu)殡婎lf1-f2的電信號。如在圖1所示的實施例中，在頻率f1-f2附近的電信號包含傳播通過DUT的光測試信號的邊帶之間的相位差。在電學(xué)混合的情況下，光接收器的帶寬必須容納電頻f1。但是，處理單元的帶寬可以被限制為電頻f1-f2。圖10描繪了根據(jù)本發(fā)明的用于分析光學(xué)性能的另一個系統(tǒng)1000的例子，其使用兩個信號的電學(xué)混合。圖10的系統(tǒng)包括本地振蕩器源1002、分光器1004、測試臂1006、基準(zhǔn)臂1008、調(diào)制控制器1010、DUT接口1012(被示出為連接到DUT 1020)、光組合單元1014、包括光接收器1016和電混合器1017的接收/混合系統(tǒng)1015以及處理單元。系統(tǒng)1000類似于圖1的系統(tǒng)100，只是本地振蕩器信號的基準(zhǔn)部分沒有被調(diào)制。相反，頻率為f2的電信號由調(diào)制控制器產(chǎn)生，并且與在光接收器1016內(nèi)由已組合的測試臂中本地振蕩器信號的經(jīng)調(diào)制測試部分以及基準(zhǔn)臂1008中本地振蕩器信號的基準(zhǔn)部分產(chǎn)生的電信號混合。電混合將這兩個信號的頻率向下轉(zhuǎn)變到接近f1-f2的期望電頻。然后，如上所述，轉(zhuǎn)變得到的信號被處理，來表征DUT的期望性能。
在圖11中描繪了用于測量DUT的偏振依賴特性(包括微分群時延)的系統(tǒng)1100。系統(tǒng)1100與圖4的系統(tǒng)400類似，只是本地振蕩器信號的基準(zhǔn)部分沒有被調(diào)制，并且信號在接收/混合系統(tǒng)1115中被接收和混合。系統(tǒng)1100使用與圖10的系統(tǒng)1000類似的電混合來操作。使用圖11的系統(tǒng)，本地振蕩器信號的測試部分在頻率f1下被偏振調(diào)制，并被提供給DUT，然后與本地振蕩器信號的未調(diào)制基準(zhǔn)部分組合。組合光信號在光接收器1116被檢測，光接收器1116是偏振分集接收器。調(diào)制控制器還產(chǎn)生頻率為f2、2f2和3f2的三個電信號。這些電信號與由所接收的組合光信號產(chǎn)生的電信號電混合。這種電混合將混合信號的頻率向下轉(zhuǎn)變到接近Δf、2Δf和3Δf的期望電頻，其中，Δf＝f1-f2。然后，如上參照圖4描述的，轉(zhuǎn)變得到的信號被處理，來表征DUT的期望偏振依賴性能。
在另一個可替換的實施例中，調(diào)制器、分離器和耦合器的組合被包括在一個或多個集成光學(xué)芯片(例如平面波導(dǎo))中。圖12A、12B和12C描繪了可以與圖1和圖4的系統(tǒng)一起使用的集成光學(xué)元件的例子。圖12A的系統(tǒng)包括兩個調(diào)制器1234和1240，它們被包含在集成光學(xué)元件1270中。圖12B的系統(tǒng)包括兩個調(diào)制器1234和1240、分光器1204以及光耦合器1214。圖12C包括兩個集成光學(xué)元件1278和1275，第一元件1278包括分光器1204和兩個調(diào)制器，第二元件1275包括光耦合器1214和兩個調(diào)制器。集成的調(diào)制器、分離器和耦合器執(zhí)行與圖1和圖4的系統(tǒng)中相應(yīng)光學(xué)元件等同的功能。這些系統(tǒng)中的任何一個可以包括在輸入端的偏振器和在輸出端的偏振分束器，以支持偏振依賴分析，如上參照圖4描述的。
圖13描繪了用于表征光學(xué)性能的方法的流程圖。在塊1302中，產(chǎn)生本地振蕩器信號。在塊1304，對本地振蕩器信號的至少一部分進(jìn)行第一調(diào)制。在塊1306，已進(jìn)行所述第一調(diào)制的本地振蕩器信號被提供給DUT。在塊1308，接收已進(jìn)行第一調(diào)制的本地振蕩器信號。在塊1310，所接收的本地振蕩器信號與第二信號被光學(xué)混合。
雖然已經(jīng)描述和圖示了根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，但是本發(fā)明不限于這樣描述和圖示的部件的特定形式和安排。本發(fā)明僅由權(quán)利要求限制。
權(quán)利要求
1.一種分析光學(xué)性能的方法，包括產(chǎn)生本地振蕩器信號；對所述本地振蕩器信號的至少一部分進(jìn)行第一調(diào)制；將已進(jìn)行所述第一調(diào)制的所述本地振蕩器信號提供給被測器件；接收已進(jìn)行所述第一調(diào)制的所述本地振蕩器信號；以及將所述被接收的本地振蕩器信號與第二信號進(jìn)行光學(xué)混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括對來自所述接收和混合操作的電信號進(jìn)行處理，來表征所述被測器件的群時延性能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括對來自所述接收和混合操作的電信號進(jìn)行處理，來表征所述被測器件的幅度性能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，進(jìn)行所述第一調(diào)制包括對所述本地振蕩器信號的至少一部分進(jìn)行相位調(diào)制、偏振調(diào)制和強(qiáng)度調(diào)制中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二信號通過對所述本地振蕩器信號的至少一部分進(jìn)行第二調(diào)制產(chǎn)生，并且該方法還包括在所述接收和混合操作之前，將所述本地振蕩器信號已進(jìn)行所述第一調(diào)制的所述部分與所述本地振蕩器信號已進(jìn)行所述第二調(diào)制的所述部分組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，響應(yīng)于第一電信號進(jìn)行所述第一調(diào)制，響應(yīng)于第二電信號進(jìn)行所述第二調(diào)制，所述第一電信號和所述第二信號具有不同的頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將從所述接收和光學(xué)混合產(chǎn)生的電信號與不同的電信號進(jìn)行電混合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，進(jìn)行所述第一調(diào)制包括對所述本地振蕩器信號的至少一部分進(jìn)行偏振調(diào)制，該方法還包括處理來自所述接收和混合操作的電信號以確定Jones矩陣的元素。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，進(jìn)行所述第一調(diào)制包括對所述本地振蕩器信號的至少一部分進(jìn)行偏振調(diào)制，該方法還包括處理來自所述接收和混合操作的電信號以表征微分群時延。
10.一種用于分析光學(xué)性能的系統(tǒng)，包括本地振蕩器源，用于產(chǎn)生本地振蕩器信號；調(diào)制控制器，其被配置用于提供第一頻率的第一電信號；第一光信號調(diào)制器，其被光學(xué)連接以響應(yīng)于所述第一電信號對所述本地振蕩器信號的至少一部分進(jìn)行調(diào)制；被測器件接口，其與所述第一調(diào)制器進(jìn)行光通信；以及與所述第一光信號調(diào)制器和所述被測器件接口進(jìn)行光通信的系統(tǒng)，用于接收響應(yīng)于所述第一電信號而被調(diào)制的所述本地振蕩器信號，以及將所述被接收的本地振蕩器信號與第二信號光學(xué)混合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括與所述接收和混合系統(tǒng)進(jìn)行信號通信的處理單元，其被配置用于處理電信號以表征被光學(xué)連接到所述被測器件接口的被測器件的群時延性能。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括與所述接收和混合系統(tǒng)進(jìn)行信號通信的處理單元，其被配置用于處理電信號以表征被光學(xué)連接到所述被測器件接口的被測器件的幅度性能。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述第一光信號調(diào)制器是相位調(diào)制器、偏振調(diào)制器和強(qiáng)度調(diào)制器中的一個。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括第二光信號調(diào)制器和光組合單元，所述第二光信號調(diào)制器被光學(xué)連接來響應(yīng)于來自所述調(diào)制控制器的第二電信號對所述本地振蕩器信號的至少一部分進(jìn)行調(diào)制，所述光組合單元與所述被測器件接口和所述第二光信號調(diào)制器進(jìn)行光通信，用于組合響應(yīng)于所述第一電信號而被調(diào)制的所述本地振蕩器信號與響應(yīng)于所述第二電信號而被調(diào)制的所述本地振蕩器信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述第一電信號和所述第二電信號具有不同的頻率。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括電混合器，其被配置用于將不同的電信號與從響應(yīng)于所述第一電信號被調(diào)制的所述本地振蕩器信號產(chǎn)生的電信號進(jìn)行電混合。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述第一光信號調(diào)制器是偏振調(diào)制器，并且其中所述接收和混合系統(tǒng)包括偏振分集接收器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，還包括與所述接收和混合系統(tǒng)進(jìn)行信號通信的處理單元，其被配置用于處理電信號以確定Jones矩陣的元素。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，還包括與所述接收和混合系統(tǒng)進(jìn)行信號通信的處理單元，其被配置用于處理電信號以表征微分群時延。
20.一種用于分析光學(xué)性能的系統(tǒng)，包括本地振蕩器源，用于產(chǎn)生本地振蕩器信號；第一調(diào)制器，其被光學(xué)連接用于對所述本地振蕩器信號的至少一部分進(jìn)行調(diào)制；被測器件接口，其與所述第一調(diào)制器進(jìn)行光通信；第二調(diào)制器，其被光學(xué)連接用于對所述本地振蕩器信號的至少一部分進(jìn)行調(diào)制；以及與所述第一調(diào)制器、所述被測器件接口和所述第二調(diào)制器進(jìn)行光通信的光接收器，所述光接收器被配置用于接收和光學(xué)混合已經(jīng)進(jìn)行第一和第二調(diào)制的所述本地振蕩器信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，還包括與所述光接收器進(jìn)行信號通信的處理單元，所述處理單元被配置用于處理從所述光接收器接收的電信號，以表征被光學(xué)連接到所述被測器件接口的被測器件的群時延性能。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述測試信號調(diào)制器是偏振調(diào)制器，并且其中所述光接收器是偏振分集接收器，所述系統(tǒng)還包括與所述偏振分集接收器進(jìn)行信號通信的處理單元，所述處理單元被配置用于處理從所述偏振分集接收器接收的電信號，以表征所述被測器件的群時延性能。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于表征被測器件(DUT)的光學(xué)性能的方法和系統(tǒng)。如下對被測器件(DUT)的群時延進(jìn)行測量在不同頻率對本地振蕩器信號的測試部分和基準(zhǔn)部分進(jìn)行調(diào)制以產(chǎn)生調(diào)制邊帶，將本地振蕩器信號的已調(diào)制測試部分提供給DUT，然后光學(xué)混合兩個已調(diào)制信號。光學(xué)混合兩個已調(diào)制信號將光頻向下轉(zhuǎn)變到電頻。由DUT引起的相變通過測量本地振蕩器信號測試部分的調(diào)制邊帶之間的相差來確定?？梢圆挥霉鈱W(xué)混合而用電混合來實現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)變。
文檔編號G01M11/00GK1652483SQ20051000735
公開日2005年8月10日 申請日期2005年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月5日
發(fā)明者波格丹·沙弗蘭耶切 申請人:安捷倫科技有限公司