專利名稱：一種基于光單邊帶調(diào)制的光器件測(cè)量方法、測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光器件測(cè)量方法、測(cè)量裝置，尤其涉及一種基于光單邊帶調(diào)制的光器件測(cè)量方法、測(cè)量裝置，屬于光器件測(cè)量、微波光子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
激光技術(shù)和相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)光器件測(cè)試的要求越來(lái)越高，然而光測(cè)量技術(shù)，尤其是光譜測(cè)量技術(shù)，在過(guò)去十多年中卻鮮有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步，不僅使高性能器件的研究難以取得重大突破，也使得高精度光器件無(wú)法在光系統(tǒng)中發(fā)揮最大性能。例如布拉格光纖光柵(FBG)的最小帶寬已低至 9 MHz (參見[P. Yves, A. Maryse, B. Guillaume, andP. Marie-Josee, ^Ultra-narrowband Notch Filtering With Highly Resonant FiberBragg Gratings, 〃 in BGPP 2010, p. BTuC3.])，而波長(zhǎng)解調(diào)裝置的分辨率卻仍為數(shù)十MHz(參見[A. Martinez, A. Villafranca, and R. Escorihuela, “High Resolution andComplex Optical Spectrum Analysis,，，Aragon Photonics white paper, 2010·]),大大限制了光纖光柵傳感的精度。此外，慢光等效應(yīng)的研究需要在數(shù)百M(fèi)Hz帶寬內(nèi)精確測(cè)量器件的相位響應(yīng)，但已有測(cè)試方法難以滿足如此高的測(cè)量需求。當(dāng)前最先進(jìn)的光器件測(cè)量設(shè)備為L(zhǎng)una Technologies公司推出的光矢量分析儀(Optical Vector Analyzer, OVA) OVA 5000,可以測(cè)量光器件的插入損耗、色散、偏振模色散、偏振相關(guān)損耗、瓊斯矩陣、群延時(shí)、沖擊響應(yīng)、相位響應(yīng)等參數(shù)。但其分辨率僅為125 MHz，無(wú)法滿足高精度光器件(如上述帶寬為9 MHz的光纖光柵)的測(cè)試需求。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)光矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的掃頻操作仍然在光域中進(jìn)行，即通過(guò)改變激光器的波長(zhǎng)進(jìn)行頻譜掃描，而這必然需要與光譜儀類似的機(jī)制確定波長(zhǎng)的絕對(duì)值。為了解決這個(gè)問(wèn)題，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[J. E. Roman, Μ. Y.FrankeI, and R. D. Esman, "Spectral characterization of fiber gratings withhigh resolution, " Opt. Lett. , vol. 23, no. 12, pp. 939-941，Jun. 1998.]。這種方法的本質(zhì)是將光域的掃頻操作轉(zhuǎn)換到電域進(jìn)行，受益于成熟的電頻譜分析技術(shù)，其測(cè)試精度有了質(zhì)的飛躍。圖I是典型的基于光單邊帶調(diào)制的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括主控計(jì)算機(jī)、窄線寬激光器、微波掃頻源、寬帶光單邊帶調(diào)制器、光探測(cè)器及微波幅相接收機(jī)。其工作原理如下首先，利用寬帶光單邊帶調(diào)制器將微波掃頻源產(chǎn)生的微波信號(hào)調(diào)制到窄線寬激光器輸出的光載波上，產(chǎn)生只包含光載波和一個(gè)光邊帶的光單邊帶信號(hào)；使該光單邊帶信號(hào)經(jīng)待測(cè)器件后送至光探測(cè)器，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；然后，以微波掃頻信號(hào)為參考，利用微波幅相接收機(jī)提取光探測(cè)器輸出的微波信號(hào)的幅度相位信息；最后，通過(guò)主控計(jì)算機(jī)接收、存儲(chǔ)并處理微波幅相接收機(jī)提取的幅度相位信息，得到待測(cè)光器件的傳輸函數(shù)。雖然該測(cè)量裝置具有很高的測(cè)量精度，但受微波掃頻源掃頻帶寬(約為40GHz)限制，只能測(cè)得光載頻處約40 GHz帶寬范圍內(nèi)的光器件傳輸函數(shù)，難以與光器件動(dòng)輒數(shù)THz的工作范圍相適應(yīng)。測(cè)量范圍過(guò)小是該技術(shù)走向?qū)嵱玫淖畲笳系K，但當(dāng)前尚未有有效解決方案的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的測(cè)量范圍過(guò)小的不足，提供一種基于光單邊帶調(diào)制的光器件測(cè)量方法、測(cè)量裝置，能夠在確保測(cè)量精度的前提下，實(shí)現(xiàn)光器件的寬帶傳輸函數(shù)的測(cè)量，從而大幅提高測(cè)量范圍。本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題。一種基于光單邊帶調(diào)制的光器件測(cè)量方法，利用光單邊帶調(diào)制器將微波掃頻信號(hào)調(diào)制到光載波上，生成光單邊帶掃頻信號(hào)；使光單邊帶掃頻信號(hào)通過(guò)待測(cè)光器件，然后通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；結(jié)合所述微波掃頻信號(hào)的幅度相位，提取所述電信號(hào)的幅度相位信息，獲得待測(cè)光器件的傳輸函數(shù)；所述光載波為利用兩個(gè)可調(diào)諧窄線寬激光器交替輸出的多個(gè)連續(xù)頻帶光載波的組合；所述待測(cè)光器件的傳輸函數(shù)為根據(jù)所述各頻帶的傳輸 函數(shù)處理得到的寬帶傳輸函數(shù)。一種基于光單邊帶調(diào)制的光器件測(cè)量裝置，包括光載波產(chǎn)生模塊、光單邊帶調(diào)制器、微波掃頻源、微波幅相接收機(jī)、光探測(cè)器、主控單元；光單邊帶調(diào)制器將微波掃頻源輸出的微波掃頻信號(hào)調(diào)制到光載波產(chǎn)生模塊輸出的光載波上，生成光單邊帶掃頻信號(hào)；光探測(cè)器用于將通過(guò)待測(cè)光器件的光單邊帶掃頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出；微波幅相接收機(jī)用于提取光探測(cè)器輸出的電信號(hào)的幅度相位信息；主控單兀用于對(duì)光載波產(chǎn)生模塊和微波掃頻源進(jìn)行控制，并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和結(jié)果顯示；其特征在于，所述光載波生成單元包括第一和第二可調(diào)諧窄線寬激光器，兩個(gè)可調(diào)諧窄線寬激光器的控制端分別與所述主控單元連接，兩個(gè)可調(diào)諧窄線寬激光器的輸出端同時(shí)與所述光單邊帶調(diào)制器的輸入端連接。所述基于光單邊帶調(diào)制的光器件測(cè)量裝置的使用方法，包括以下步驟
步驟A、光載波波長(zhǎng)標(biāo)定步驟
步驟Al、按照下式初步確定各頻帶光載波波長(zhǎng)
權(quán)利要求
1.一種基于光單邊帶調(diào)制的光器件測(cè)量方法，利用光單邊帶調(diào)制器將微波掃頻信號(hào)調(diào)制到光載波上，生成光單邊帶掃頻信號(hào)；使光單邊帶掃頻信號(hào)通過(guò)待測(cè)光器件，然后通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；結(jié)合所述微波掃頻信號(hào)的幅度相位，提取所述電信號(hào)的幅度相位信息，獲得待測(cè)光器件的傳輸函數(shù)；其特征在于，所述光載波為利用兩個(gè)可調(diào)諧窄線寬激光器交替輸出的多個(gè)連續(xù)頻帶光載波的組合；所述待測(cè)光器件的傳輸函數(shù)為根據(jù)所述各頻帶的傳輸函數(shù)處理得到的寬帶傳輸函數(shù)。
2.一種基于光單邊帶調(diào)制的光器件測(cè)量裝置，包括光載波產(chǎn)生模塊、光單邊帶調(diào)制器、微波掃頻源、微波幅相接收機(jī)、光探測(cè)器、主控單元；光單邊帶調(diào)制器將微波掃頻源輸出的微波掃頻信號(hào)調(diào)制到光載波產(chǎn)生模塊輸出的光載波上，生成光單邊帶掃頻信號(hào)；光探測(cè)器用于將通過(guò)待測(cè)光器件的光單邊帶掃頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出；微波幅相接收機(jī)用于提取光探測(cè)器輸出的電信號(hào)的幅度相位信息；主控單元用于對(duì)光載波產(chǎn)生模塊和微波掃頻源進(jìn)行控制，并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和結(jié)果顯示；其特征在于，所述光載波生成單元包括第一和第二可調(diào)諧窄線寬激光器，兩個(gè)可調(diào)諧窄線寬激光器的控制端分別與所述主控單元連接，兩個(gè)可調(diào)諧窄線寬激光器的輸出端同時(shí)與所述光單邊帶調(diào)制器的輸入端連接。
3.—種如權(quán)利要求I所述基于光單邊帶調(diào)制的光器件測(cè)量裝置的使用方法，包括以下步驟 步驟A、光載波波長(zhǎng)標(biāo)定步驟 步驟Al、按照下式初步確定各頻帶光載波波長(zhǎng)
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于光單邊帶調(diào)制的光器件測(cè)量方法。本發(fā)明用兩個(gè)并聯(lián)的可調(diào)諧窄線寬激光器替換原測(cè)量裝置中單個(gè)輸出波長(zhǎng)固定的窄線寬激光器，并利用控制兩激光器交替工作的方法將光單邊帶測(cè)量技術(shù)的測(cè)量范圍從原來(lái)的0.4nm拓展到40nm以上，從而實(shí)現(xiàn)了光器件在某一波段內(nèi)任意波長(zhǎng)響應(yīng)的測(cè)試。本發(fā)明還公開了一種基于光單邊帶調(diào)制的光器件測(cè)量裝置以及該裝置的使用方法。相比現(xiàn)有的光單邊帶測(cè)量技術(shù)，本發(fā)明極大地拓展了測(cè)量裝置的測(cè)量范圍。
文檔編號(hào)H04B10/08GK102638305SQ201210086930
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者唐震宙, 朱丹, 潘時(shí)龍, 薛敏, 趙永久, 郭榮輝, 顧曉文 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)