基于雙邊帶調(diào)制與受激布里淵散射效應(yīng)的光器件光譜響應(yīng)測量方法及測量裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于雙邊帶調(diào)制與受激布里淵散射效應(yīng)的光器件頻譜響應(yīng)測量方法，將光源輸出的光載波分成兩路；此信號(hào)經(jīng)過待測光器件后，掃頻雙邊帶信號(hào)與移頻后的載波在光電探測器中拍頻，可得到攜帶待測光器件在掃頻雙邊帶信號(hào)頻率處的光譜響應(yīng)信息的兩個(gè)頻率不同的射頻信號(hào)；利用射頻幅相提取模塊分別提取所述兩個(gè)射頻信號(hào)的幅度相位信息，得到待測光器件在光探測信號(hào)頻率處的幅頻響應(yīng)與相頻響應(yīng)；改變所述光探測信號(hào)的波長并重復(fù)上述過程，得到待測光器件的光譜矢量響應(yīng)信息。本發(fā)明還公開了一種基于雙邊帶調(diào)制的光器件測量裝置。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明大幅提高了測量范圍和測量效率。
【專利說明】
基于雙邊帶調(diào)制與受激布里淵散射效應(yīng)的光器件光譜響應(yīng)測 量方法及測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種光器件測量方法，尤其涉及一種基于雙邊帶調(diào)制與受激布里淵散 射效應(yīng)的光器件光譜響應(yīng)測量方法及測量裝置，屬于光器件測量、微波光子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 光子器件的幅頻響應(yīng)與相頻響應(yīng)（即為光譜響應(yīng)）的測量對器件制造和系統(tǒng)設(shè)計(jì) 來說是非常關(guān)鍵的。近年來，隨著激光技術(shù)的飛速發(fā)展，光子系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，如超 高精度光纖傳感、長距離光纖通信等。然而，光測量技術(shù)的發(fā)展卻停滯不前，不僅使得高精 度光器件的研發(fā)制作舉步維艱，而且也使得現(xiàn)有的光器件無法在光系統(tǒng)中發(fā)揮最大效用。 例如:布拉格光纖光柵(FBG)的最小帶寬已低至9MHz，而現(xiàn)有的光測量技術(shù)的測量精度仍為 上百M(fèi)Hz(目前，最先進(jìn)的光矢量分析儀Luna 0VA5000的測量精度也僅為125MHz)，無法精確 地測得上述FBG的幅頻響應(yīng)及相頻響應(yīng)特性。為了實(shí)現(xiàn)高精度的光器件測量，1998年 J. E. Roman提出了基于光單邊帶調(diào)制的光矢量分析方法。該方法將傳統(tǒng)光矢量分析儀在光 域的掃頻操作搬移到電域進(jìn)行，受益于成熟的電頻譜分析技術(shù)，其測試精度得到了質(zhì)的飛 躍。我們已在38GHz的頻帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了測量分辨率達(dá)78kHz的光器件測量，相比于商用光 矢量分析儀的測量結(jié)果，該方法所測得的響應(yīng)更加清晰地反映了待測光器件的響應(yīng)。在此 基礎(chǔ)上，一些研究者提出了一系列改進(jìn)的基于單邊帶調(diào)制的光器件測量方法，例如J.E.Rom an，等人在〃Spectral characterization of fiber gratings with high resolution" (J.E.Roman,M.Y.Frankel,and R?D?Esman，"Spectral characterization of fiber gratings with high resolution，"0pt.Lett.，vol.23，no.l2，pp.939_941，1998.)中，以 及薛敏等人在"Accuracy improvement of optical vector network analyzer based on single-sideband modulation"（M.Xue，S.L.Pan，and Y.J.Zhao,"Accuracy improvement of optical vector network analyzer based on single-sideband modulation，" Optics Letters，vo 1.39，no. 12，pp.3595-3598，Jun.2014.)提到的光單邊帶掃頻方法等D
[0003] 為了實(shí)現(xiàn)測量分辨率的提高，人們提出了基于單邊帶調(diào)制的光器件測量方法，然 而卻也引出了測量范圍嚴(yán)重不足等問題，大大限制了基于單邊帶調(diào)制的光器件測量方法在 實(shí)際中的應(yīng)用和推廣。首先，產(chǎn)生光單邊帶會(huì)使系統(tǒng)非常復(fù)雜，目前單邊帶的產(chǎn)生方法大致 分為濾波法和90°相移法，前者需要使用濾波器，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和不穩(wěn)定性，且消光 比有限；后者需要對加載到雙驅(qū)動(dòng)光電調(diào)制器的微波信號(hào)進(jìn)行90°相移，需要使用寬帶90° 電橋和雙驅(qū)動(dòng)光電調(diào)制器，系統(tǒng)復(fù)雜，且調(diào)節(jié)不便。其次，單邊帶掃頻法一次測量只能得到 一組測量信號(hào)，測量效率低下。最后，單邊帶掃頻方法嚴(yán)重受限于儀器，例如單邊帶掃頻范 圍不能大于光電探測器(PD)帶寬。
[0004] 最近，卿婦等人在"Measurement of optical magnitude response based on double-sideband modulation"（T.Qing，M.Xue，M.H.Huang and S?L?Pan，"Measurement of optical magnitude response based on double-sideband modulationj^Opt.Lett., vol. 39，no. 21，pp. 6174-6176,2014.)提出的基于雙邊帶調(diào)制的光器件測量方法，將測量范 圍提高為基于單邊帶調(diào)制的光器件測量方法的兩倍。但此方法的缺點(diǎn)是只能測量幅頻響 應(yīng)，不能測量相頻響應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于雙邊帶調(diào)制 與受激布里淵散射效應(yīng)的光器件光譜響應(yīng)測量方法及測量裝置，大幅提高了測量范圍和測 量效率。
[0006] 本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：
[0007] -方面，本發(fā)明提供一種基于雙邊帶調(diào)制與受激布里淵散射效應(yīng)的光器件光譜響 應(yīng)測量方法，其特征在于，將光源輸出的光載波《。分成兩路，第一路通過雙平行光電調(diào)制 器模塊，所述雙平行光電調(diào)制器模塊由兩個(gè)并聯(lián)的調(diào)制器組成，在調(diào)制器1中，光載波被 掃頻微波源 w e調(diào)制，廣生上下邊帶為w。+ w 6和w。_ w e的掃頻雙邊帶彳目號(hào)，而在調(diào)制器2中， 光載波《。被固定頻率的本振模塊A C0調(diào)制，所述固定頻率等于受激布里淵散射頻移，產(chǎn)生 上下邊帶為《。+八《和《。-八《的固定雙邊帶信號(hào)，掃頻雙邊帶信號(hào)與固定雙邊帶信號(hào)被 耦合為一路信號(hào);第二路作為栗浦光，通過環(huán)行器后與第一路信號(hào)相向傳輸，在光纖中激發(fā) 受激布里淵散射效應(yīng)，將頻率固定的雙邊帶信號(hào)的負(fù)一階邊帶放大，正一階邊帶抑制，負(fù)一 階邊帶即作為移頻后的載波;此信號(hào)經(jīng)過待測光器件后，掃頻雙邊帶信號(hào)與移頻后的載波 在光電探測器中拍頻，可得到攜帶待測光器件在掃頻雙邊帶信號(hào)頻率處的光譜響應(yīng)信息的 兩個(gè)頻率不同的射頻信號(hào)| c^-A ? |與coAA ? ;利用射頻幅相提取模塊分別提取所述兩 個(gè)射頻信號(hào)的幅度相位信息，得到待測光器件在《。+ ? e和《e頻率處的幅頻響應(yīng)與相 頻響應(yīng);改變所述光探測信號(hào)的波長并重復(fù)上述過程，得到待測光器件的光譜矢量響應(yīng)信 息。
[0008] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述栗浦光信號(hào)經(jīng)過光放大器放大后，通過環(huán)行 器與第一路信號(hào)相向傳輸，在光纖中激發(fā)受激布里淵散射效應(yīng)。
[0009] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述環(huán)行器3端口后面接一光分束器，將所述包含 掃頻雙邊帶信號(hào)與移頻后的載波兩個(gè)分量的光信號(hào)分成兩路，一路經(jīng)過待測光器后進(jìn)入光 電探測器件作為待測路，一路不經(jīng)過待測光器件直接進(jìn)入光電探測器件作為參考路;兩路 均被幅相提取模塊提取出幅度與相位信息，所述待測路幅度相位信息與所述參考路幅度相 位信息的比值，即為待測光器件的相對幅度信息與相對相位信息，并可消除系統(tǒng)的測量誤 差。
[0010] 另一方面，本發(fā)明提供一種基于雙邊帶調(diào)制與受激布里淵散射效應(yīng)的光器件光譜 響應(yīng)測量裝置，包括:光源模塊、掃頻微波源模塊、本振模塊、雙平行調(diào)制器模塊、隔離器、光 纖、環(huán)行器、光電探測器、幅相提取模塊、控制及數(shù)據(jù)處理模塊;將所述光源模塊輸出的光載 波《。分成兩路，第一路通過雙平行光電調(diào)制器模塊，所述雙平行光電調(diào)制器模塊由兩個(gè)并 聯(lián)的調(diào)制器組成，在調(diào)制器1中，光載波《。被掃頻微波源模塊《 e調(diào)制，產(chǎn)生上下邊帶為《。+ ?e和《e的掃頻雙邊帶信號(hào)，而在調(diào)制器2中，光載波《。被固定頻率的本振模塊A ?調(diào) 制，所述固定頻率等于受激布里淵散射頻移，產(chǎn)生上下邊帶為《。+A ?和《。_ A ?的固定雙 邊帶信號(hào)，掃頻雙邊帶信號(hào)與固定雙邊帶信號(hào)被耦合為一路信號(hào);第二路作為栗浦光，通過 環(huán)行器后與第一路信號(hào)相向傳輸，在光纖中激發(fā)受激布里淵散射效應(yīng)，將頻率固定的雙邊 帶信號(hào)的負(fù)一階邊帶放大，正一階邊帶抑制，負(fù)一階邊帶即作為移頻后的載波;所述隔離器 用于防止信號(hào)回流;此信號(hào)經(jīng)過待測光器件后，掃頻雙邊帶信號(hào)與移頻后的載波在光電探 測器中拍頻，可得到攜帶待測光器件在掃頻雙邊帶信號(hào)頻率處的光譜響應(yīng)信息的兩個(gè)頻率 不同的射頻信號(hào)I co |與c〇e+A ? ;利用射頻幅相提取模塊分別提取所述兩個(gè)射頻信 號(hào)的幅度相位信息，得到待測光器件在《。+ ?e和《e頻率處的幅頻響應(yīng)與相頻響應(yīng);改 變所述光探測信號(hào)的波長并重復(fù)上述過程，得到待測光器件的光譜矢量響應(yīng)信息;控制及 數(shù)據(jù)處理模塊控制掃頻微波源的掃頻過程，并同時(shí)對幅相接收模塊輸出的幅度相位信息進(jìn) 行處理并輸出待測光器件的光譜矢量響應(yīng)信息。
[0011] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，該裝置還包括光放大器，所述光放大器將所述栗 浦光信號(hào)放大后，栗浦光信號(hào)通過環(huán)行器與第一路信號(hào)相向傳輸，在光纖中激發(fā)受激布里 淵散射效應(yīng)。
[0012] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述掃頻微波源模塊，本振模塊、幅相提取模塊與 控制及數(shù)據(jù)處理模塊可由微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實(shí)現(xiàn)。
[0013] 另一方面，本發(fā)明還提供一種上述基于雙邊帶調(diào)制與受激布里淵散射效應(yīng)的光器 件光譜響應(yīng)測量裝置的使用方法，包括以下步驟：
[0014] 步驟1、將所述即環(huán)行器3端口，以及所述光電探測器的輸入端作為兩個(gè)測試端口， 在這兩個(gè)測試端口直接連接的情況下，控制及數(shù)據(jù)處理模塊控制所述光源模塊進(jìn)行掃頻， 同時(shí)控制幅相提取模塊提取掃頻光探測信號(hào)各頻點(diǎn)處的幅度和相位變化，得到所述測量系 統(tǒng)的矢量響應(yīng)函數(shù)；
[0015] 步驟2、在所述兩個(gè)測試端口間級(jí)聯(lián)待測光器件的情況下，控制及數(shù)據(jù)處理模塊控 制所述光源模塊進(jìn)行掃頻，同時(shí)控制幅相提取模塊提取掃頻光探測信號(hào)各頻點(diǎn)處的幅度和 相位變化，得到待測光器件與測量系統(tǒng)的聯(lián)合矢量響應(yīng)函數(shù)；
[0016] 步驟3、用聯(lián)合矢量響應(yīng)函數(shù)除以測量系統(tǒng)的矢量響應(yīng)函數(shù)，得到待測光器件的幅 頻響應(yīng)與相頻響應(yīng)。
[0017] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0018] -、本發(fā)明突破了傳統(tǒng)的基于單邊帶調(diào)制的光器件測量方法中掃頻范圍小于等于 光電探測器帶寬等儀器限制，將掃頻范圍提高到光電器件與微波器件帶寬的兩倍；
[0019] 二、本發(fā)明將掃頻效率提高到原來的兩倍，一次拍頻可以得到兩個(gè)信號(hào)；
[0020] 三、本發(fā)明在基于雙邊帶調(diào)制的光器件測量方法的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破，既 能測量幅頻響應(yīng)，又能測量相頻響應(yīng)。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發(fā)明光器件測量裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2為圖1所示裝置工作時(shí)各部位信號(hào)的頻譜示意圖。
[0023] 圖3為本發(fā)明光器件測量裝置的又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖4為固定頻率雙邊帶信號(hào)經(jīng)過受激布里淵散射效應(yīng)后的光譜圖（實(shí)線)與未經(jīng)過 受激布里淵散射效應(yīng)的光譜圖（虛線）的對比。
[0025] 圖5為實(shí)驗(yàn)獲得的用光譜儀作為對照組測得的待測布拉格光纖光柵的幅頻響應(yīng)圖 與本發(fā)明所述方法測得的待測布拉格光纖光柵的幅頻響應(yīng)曲線的對比。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明：
[0027] 本發(fā)明的思路是在經(jīng)過待測器件的光雙邊帶調(diào)制信號(hào)中添加與原始光載波相干 且存在微小頻率差的光載波，這樣在光電探測器拍頻后，± 1階邊帶對應(yīng)的微波分量具有不 同的頻率，從而可同時(shí)提取±1階邊帶上的幅度響應(yīng)信息。而本發(fā)明添加移頻后的載波的方 式為，利用受激布里淵散射效應(yīng)，將頻率固定的雙邊帶信號(hào)的負(fù)一階邊帶放大，正一階邊帶 抑制，負(fù)一階邊帶即作為移頻后的載波。
[0028]圖1顯示了本發(fā)明光器件測量裝置的一個(gè)實(shí)施例，如圖1所示，該裝置包括:光源模 塊、掃頻微波源模塊、本振模塊、雙平行調(diào)制器模塊、光放大器，隔離器、光纖、環(huán)行器、光電 探測器、幅相提取模塊、控制及數(shù)據(jù)處理模塊;將所述光源模塊輸出的光載波《。分成兩路， 第一路通過雙平行光電調(diào)制器模塊，所述雙平行光電調(diào)制器模塊由兩個(gè)并聯(lián)的調(diào)制器組 成，在調(diào)制器1中，光載波《。被掃頻微波源模塊《 e調(diào)制，產(chǎn)生上下邊帶為《。+ ? e和《e 的掃頻雙邊帶信號(hào)，而在調(diào)制器2中，光載波co。被固定頻率的本振模塊A ?調(diào)制，所述固定 頻率等于受激布里淵散射頻移，產(chǎn)生上下邊帶為《。+A ?和《。-A ?的固定雙邊帶信號(hào)，掃 頻雙邊帶信號(hào)與固定雙邊帶信號(hào)被耦合為一路信號(hào)；第二路作為栗浦光，被光放大器放大 后通過環(huán)行器后與第一路信號(hào)相向傳輸，在光纖中激發(fā)受激布里淵散射效應(yīng)，將頻率固定 的雙邊帶信號(hào)的負(fù)一階邊帶放大，正一階邊帶抑制，負(fù)一階邊帶即作為移頻后的載波;所述 隔離器用于防止信號(hào)回流;此信號(hào)經(jīng)過待測光器件后，掃頻雙邊帶信號(hào)與移頻后的載波在 光電探測器中拍頻，可得到攜帶待測光器件在掃頻雙邊帶信號(hào)頻率處的光譜響應(yīng)信息的兩 個(gè)頻率不同的射頻信號(hào)| c^-A ? |與coAA ? ;利用射頻幅相提取模塊分別提取所述兩個(gè) 射頻信號(hào)的幅度相位信息，得到待測光器件在《。+ ? e和《e頻率處的幅頻響應(yīng)與相頻 響應(yīng);改變所述光探測信號(hào)的波長并重復(fù)上述過程，得到待測光器件的光譜矢量響應(yīng)信息； 控制及數(shù)據(jù)處理模塊控制掃頻微波源的掃頻過程，并同時(shí)對幅相接收模塊輸出的幅度相位 信息進(jìn)行處理并輸出待測光器件的光譜矢量響應(yīng)信息。圖2為圖1所示裝置工作時(shí)各部位信 號(hào)的頻譜示意圖。
[0029]為了使公眾理解本發(fā)明技術(shù)方案，下面對圖3的測量原理進(jìn)行詳細(xì)介紹：
[0030] 經(jīng)過雙平行光電調(diào)制器后的光信號(hào)為 盡(0=:[A(，) +足(，)]/^
[0031 ] -a . exp /(V^, - exp jroja , exp/^^, ( 1) +/; , -Aw)f+ /; , c.\p7(ftJu +A(〇)t
[0032] 其中，a-!，ao，a+1，b-丨和心丨分別是掃頻雙邊帶信號(hào)的負(fù)一階邊帶、光載波、掃頻雙邊 帶信號(hào)的正一階邊帶、固定雙邊帶信號(hào)的負(fù)一階邊帶和固定雙邊帶信號(hào)的正一階邊帶的幅 度值。而co。，和A co分別為光源輸出的光信號(hào)、掃頻微波源和本振的角頻率。經(jīng)過受激布 里淵散射效應(yīng)后，固定雙邊帶信號(hào)的負(fù)一階邊帶被放大，正一階邊帶被抑制(此項(xiàng)可忽略）， 負(fù)一階邊帶作為移頻后的光載波，則環(huán)行器3 口輸出信號(hào)為
[0033] E2(t)=a-iexp j ( 〇 〇-〇 e) t+aoexp j 〇 ot + a+iexp j( 〇 〇+〇 e)t-|-B-lexp j(w〇_ A o t )t (2)
[0034]
[0035] 其中B-i為移頻后的光載波的幅度。對(2)式進(jìn)行傅里葉變換，轉(zhuǎn)換為頻域函數(shù)：
[0036] E2( to ) = 2Ji{a-15[ ?-( ?0-?e)]十a(chǎn)〇5( ?-?。）十a(chǎn)+i5[ ?-( ?0+?e) ]+B-15[ ? - (?0-A ?)]}
[0037] (3)
[0038] 經(jīng)過光分束器后，包含掃頻雙邊帶和移頻后的光載波的光信號(hào)被分成待測路和參 考路，待測路的輸出為：
[0039] +a_, 11 (a\t + o\) - ( oj, + {>i)j + a{Jl( 〇Jit) d' ( oj - c：),) (* > +S-_A<V)(>'[<y-(嘆 _A<y)
[0040] 其中，H( ? )是待測物的系統(tǒng)函數(shù)，經(jīng)過光電探測器后有：
[0041 ] ^ 1] Rc {a ,/?,// ° ( - ah ) // ( a\, - Art>) exp / (a{, - A(〇) i2) +auB ,11 ((〇o ((〇,,-A(〇)exp j(joyi-Aco)} + I^
[0042] 由于我們只提取w e-A ? , A ? - ? e和w e+A ?二個(gè)頻率分量的彳目息，因此有： 1(>[) (0.),. - Aw) = i]a\B tH' - a>c) H (a>o -Aa>),aK > A〇)
[0043] 1 l>n (Aw - oj.) = qa {(〇it - ) H (〇)u - A(〇), (〇,. < A(〇 (^) I r>[) ((0,. + A ^) = if a , B', H ( (0^ + (0 .) H ( (0^ - A (0)
[0044] 則頻譜響應(yīng)為 H{cou-(〇,)=\m(o^-/\〇j)li]a.B ,//(?,-Aco),oj, > Aoj
[0045] H- (〇:,)= Ii>D (Aw - co^,)ji]ci -tB ((〇o - Aco^, coc < Aa) (4) H(?o + ) - Ii>D + A(〇)/i]a , B\ (?, - Aco)
[0046] 其中H( co )是頻譜響應(yīng)的總稱，由參考路、待測光器件的光譜響應(yīng)以及參考路與待 測路的光譜響應(yīng)差組成，即H( ? )=HDUT( ? ) ? HRef( ? ) ? ? )。參考路的光譜響應(yīng)類似于 公式(7):
[0047] HRcf () = I[!：； (A?-^)/rja_，tB：.jrRcf ((0^ -l\0)]^<l\〇) (5) HU,f ( 0Jr, + ^ = r!>!) ( (0, + A^)/lP ： 5-i H ~
[0048] 可得到：
[0050] 其中ChChCs和H( ?。_ A ? )/HRef( ?。_ A ? )均為常數(shù)。參考路與待測路的光譜響 應(yīng)之差可通過移除待測光器件后重復(fù)上面的測量過程得到第二次測量的結(jié)果： //,(〇i -w.) = Ii，i)(〇l ~Aw)/1!(〇i -Aco) C,,〇.), > Aco
[0051] //'(崎-^ = <Aa? (7) /1 s( (〇c - a).) = 11., ：, () /1 ' (Aft/+ry,) Q
[0052] 其中，rPD和C'為第二次測量中光電探測器1和光電探測器2的電流結(jié)果。則待測 光器件的光譜響應(yīng)為
[0054]改變所述光探測信號(hào)的波長并重復(fù)上述過程，得到待測光器件的光譜矢量響應(yīng)信 息;控制及數(shù)據(jù)處理模塊控制掃頻微波源的掃頻過程，并同時(shí)對幅相接收模塊輸出的幅度 相位信息進(jìn)行處理并輸出待測光器件的光譜矢量響應(yīng)信息。圖4為固定頻率雙邊帶信號(hào)經(jīng) 過受激布里淵散射效應(yīng)后的光譜圖（實(shí)線）與未經(jīng)過受激布里淵散射效應(yīng)的光譜圖（虛線） 的對比。圖5為實(shí)驗(yàn)獲得的用光譜儀作為對照組測得的待測布拉格光纖光柵的幅頻響應(yīng)圖 與本發(fā)明所述方法測得的待測布拉格光纖光柵的幅頻響應(yīng)曲線的對比。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于雙邊帶調(diào)制與受激布里淵散射效應(yīng)的光器件光譜響應(yīng)測量方法，其特征在于， 將光源輸出的光載波ω。分成兩路，第一路通過雙平行光電調(diào)制器模塊，所述雙平行光電調(diào) 制器模塊由兩個(gè)并聯(lián)的調(diào)制器組成，在調(diào)制器1中，光載波ω。被掃頻微波源ω e調(diào)制，產(chǎn)生上 下邊帶為ω。+ ω 0和ω。- ω e的掃頻雙邊帶信號(hào)，而在調(diào)制器2中，光載波ω。被固定頻率的本 振模塊A ω調(diào)制，所述固定頻率等于受激布里淵散射頻移，產(chǎn)生上下邊帶為c^+Δ ω和ω。-A ω的固定雙邊帶信號(hào)，掃頻雙邊帶信號(hào)與固定雙邊帶信號(hào)被耦合為一路信號(hào);第二路作 為栗浦光，通過環(huán)行器后與第一路信號(hào)相向傳輸，在光纖中激發(fā)受激布里淵散射效應(yīng)，將頻 率固定的雙邊帶信號(hào)的負(fù)一階邊帶放大，正一階邊帶抑制，負(fù)一階邊帶即作為移頻后的載 波;此信號(hào)經(jīng)過待測光器件后，掃頻雙邊帶信號(hào)與移頻后的載波在光電探測器中拍頻，可得 到攜帶待測光器件在掃頻雙邊帶信號(hào)頻率處的光譜響應(yīng)信息的兩個(gè)頻率不同的射頻信號(hào) Coe3-A ω I與Coe3+△ ω ;利用射頻幅相提取模塊分別提取所述兩個(gè)射頻信號(hào)的幅度相位信 息，得到待測光器件在ω。+ ω ω。- ω e頻率處的幅頻響應(yīng)與相頻響應(yīng);改變所述光探測信 號(hào)的波長并重復(fù)上述過程，得到待測光器件的光譜矢量響應(yīng)信息。2. 如權(quán)利要求1所述的基于雙邊帶調(diào)制與受激布里淵散射效應(yīng)的光器件光譜響應(yīng)測量 方法，其特征在于，所述栗浦光信號(hào)經(jīng)過光放大器放大后，通過環(huán)行器與第一路信號(hào)相向傳 輸，在光纖中激發(fā)受激布里淵散射效應(yīng)。3. 如權(quán)利要求1或2所述的基于雙邊帶調(diào)制與受激布里淵散射效應(yīng)的光器件光譜響應(yīng) 測量方法，其特征在于，所述環(huán)行器3端口后面接一光分束器，將所述包含掃頻雙邊帶信號(hào) 與移頻后的載波兩個(gè)分量的光信號(hào)分成兩路，一路經(jīng)過待測光器后進(jìn)入光電探測器件作為 待測路，一路不經(jīng)過待測光器件直接進(jìn)入光電探測器件作為參考路;兩路均被幅相提取模 塊提取出幅度與相位信息，所述待測路幅度相位信息與所述參考路幅度相位信息的比值， 即為待測光器件的相對幅度信息與相對相位信息，并可消除系統(tǒng)的測量誤差。4. 基于雙邊帶調(diào)制與受激布里淵散射效應(yīng)的光器件光譜響應(yīng)測量裝置，其特征在于， 包括:光源模塊、掃頻微波源模塊、本振模塊、雙平行調(diào)制器模塊、隔離器、光纖、環(huán)行器、光 電探測器、幅相提取模塊、控制及數(shù)據(jù)處理模塊;將所述光源模塊輸出的光載波ω。分成兩 路，第一路通過雙平行光電調(diào)制器模塊，所述雙平行光電調(diào)制器模塊由兩個(gè)并聯(lián)的調(diào)制器 組成，在調(diào)制器1中，光載波ω。被掃頻微波源模塊ω e調(diào)制，產(chǎn)生上下邊帶為ω。+ ω ω。-ω e的掃頻雙邊帶信號(hào)，而在調(diào)制器2中，光載波ω。被固定頻率的本振模塊△ ω調(diào)制，所述固 定頻率等于受激布里淵散射頻移，產(chǎn)生上下邊帶為c^+Δ ω和Coci-A ω的固定雙邊帶信號(hào)， 掃頻雙邊帶信號(hào)與固定雙邊帶信號(hào)被耦合為一路信號(hào)；第二路作為栗浦光，通過環(huán)行器后 與第一路信號(hào)相向傳輸，在光纖中激發(fā)受激布里淵散射效應(yīng)，將頻率固定的雙邊帶信號(hào)的 負(fù)一階邊帶放大，正一階邊帶抑制，負(fù)一階邊帶即作為移頻后的載波;所述隔離器用于防止 信號(hào)回流;此信號(hào)經(jīng)過待測光器件后，掃頻雙邊帶信號(hào)與移頻后的載波在光電探測器中拍 頻，可得到攜帶待測光器件在掃頻雙邊帶信號(hào)頻率處的光譜響應(yīng)信息的兩個(gè)頻率不同的射 頻信號(hào)I Coe3-A ω I與c^+Δ ω ;利用射頻幅相提取模塊分別提取所述兩個(gè)射頻信號(hào)的幅度 相位信息，得到待測光器件在ω。+ ω 0和ω。- ω e頻率處的幅頻響應(yīng)與相頻響應(yīng);改變所述光 探測信號(hào)的波長并重復(fù)上述過程，得到待測光器件的光譜矢量響應(yīng)信息;控制及數(shù)據(jù)處理 模塊控制掃頻微波源的掃頻過程，并同時(shí)對幅相接收模塊輸出的幅度相位信息進(jìn)行處理并 輸出待測光器件的光譜矢量響應(yīng)信息。5. 如權(quán)利要求4所述基于雙邊帶調(diào)制與受激布里淵散射效應(yīng)的光器件光譜響應(yīng)測量裝 置，其特征在于，包括光放大器，所述光放大器將所述栗浦光信號(hào)放大后，栗浦光信號(hào)通過 環(huán)行器與第一路信號(hào)相向傳輸，在光纖中激發(fā)受激布里淵散射效應(yīng)。6. 如權(quán)利要求4或5所述的基于雙邊帶調(diào)制與受激布里淵散射效應(yīng)的光器件光譜響應(yīng) 測量裝置，其特征在于，所述掃頻微波源模塊，本振模塊、幅相提取模塊與控制及數(shù)據(jù)處理 模塊可由微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實(shí)現(xiàn)。7. 如權(quán)利要求4至6中任一所述基于雙邊帶調(diào)制與受激布里淵散射效應(yīng)的光器件光譜 響應(yīng)測量裝置的使用方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1、將所述即環(huán)行器3端口，以及所述光電探測器的輸入端作為兩個(gè)測試端口，在這 兩個(gè)測試端口直接連接的情況下，控制及數(shù)據(jù)處理模塊控制所述光源模塊進(jìn)行掃頻，同時(shí) 控制幅相提取模塊提取掃頻光探測信號(hào)各頻點(diǎn)處的幅度和相位變化，得到所述測量系統(tǒng)的 矢量響應(yīng)函數(shù)； 步驟2、在所述兩個(gè)測試端口間級(jí)聯(lián)待測光器件的情況下，控制及數(shù)據(jù)處理模塊控制所 述光源模塊進(jìn)行掃頻，同時(shí)控制幅相提取模塊提取掃頻光探測信號(hào)各頻點(diǎn)處的幅度和相位 變化，得到待測光器件與測量系統(tǒng)的聯(lián)合矢量響應(yīng)函數(shù)； 步驟3、用聯(lián)合矢量響應(yīng)函數(shù)除以測量系統(tǒng)的矢量響應(yīng)函數(shù)，得到待測光器件的幅頻響 應(yīng)與相頻響應(yīng)。
【文檔編號(hào)】G01M11/02GK105910797SQ201610214251
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月7日
【發(fā)明人】潘時(shí)龍, 李樹鵬, 傅劍斌, 卿婷, 薛敏
【申請人】南京航空航天大學(xué)