本發(fā)明涉及一種測(cè)試光通信器件的技術(shù)，具體涉及一種測(cè)試100G DP-QPSK偏振復(fù)用集成相干接收機(jī)光電帶寬的裝置及方法，屬于相干光通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，為了滿(mǎn)足光傳輸網(wǎng)連續(xù)增長(zhǎng)的容量需求，基于偏振復(fù)用和多相位調(diào)制格式的100Gb/s雙偏振正交相移鍵控(DP-QPSK)接收機(jī)吸引了人們極大的興趣。相比于直接強(qiáng)度調(diào)制檢測(cè)系統(tǒng)，100G DP-QPSK接收機(jī)中相干檢測(cè)具有接收靈敏度高，中繼距離遠(yuǎn)，傳輸速率高，通信容量大等特點(diǎn)，具有重大商用價(jià)值和實(shí)用前景。100G DP-QPSK集成相干接收機(jī)已由OIF(Optical Internetworking Forum)標(biāo)準(zhǔn)組織制定了相應(yīng)的實(shí)施協(xié)議，該實(shí)施協(xié)議規(guī)定了100G DP-QPSK集成相干接收機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)要求，在各項(xiàng)指標(biāo)中，3dB小信號(hào)光電帶寬是一項(xiàng)表征100G相干接收機(jī)傳輸速率的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它將直接影響高速相干器件傳輸速率的優(yōu)劣。100G DP-QPSK相干接收機(jī)的高頻輸出端有4個(gè)差分對(duì)(共8個(gè))高頻傳輸端口，這8個(gè)高頻傳輸端口均需測(cè)量其3dB小信號(hào)光電帶寬?，F(xiàn)有的測(cè)試100G集成相干接收機(jī)的3dB小信號(hào)光電帶寬方案，需要利用較昂貴精密的儀器光波元件分析儀來(lái)進(jìn)行，并且要利用兩個(gè)窄線(xiàn)寬激光器進(jìn)行拍頻來(lái)測(cè)試，最后還需要經(jīng)過(guò)較繁瑣的操作和較復(fù)雜的后續(xù)數(shù)據(jù)處理，有一些不足之處，不利于工業(yè)生產(chǎn)，所以如何簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確地測(cè)量100G集成相干接收機(jī)的光電帶寬指標(biāo)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種測(cè)試100G DP-QPSK集成相干接收機(jī)光電帶寬的裝置及方法，該方案具有實(shí)施過(guò)程簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，測(cè)試結(jié)果精確等特點(diǎn)。

本發(fā)明提供了一種測(cè)試偏振復(fù)用集成相干接收機(jī)光電帶寬的裝置，包括寬譜光源、摻鉺光纖放大器、偏振控制器、可調(diào)光衰減器、1×2光開(kāi)關(guān)、光功率采集裝置、可調(diào)諧激光器、保偏光纖、待測(cè)集成相干接收機(jī)、4×1高頻開(kāi)關(guān)、高頻功率采集裝置；其中，寬譜光源、摻鉺光纖放大器、偏振控制器、可調(diào)光衰減器、1×2光開(kāi)關(guān)依次連接，1×2光開(kāi)關(guān)的一個(gè)輸出端連接到光功率采集裝置、另一個(gè)輸出端連接到待測(cè)集成相干接收機(jī)的信號(hào)端；可調(diào)諧激光器通過(guò)保偏光纖連接到待測(cè)集成相干接收機(jī)的本征端；待測(cè)集成相干接收機(jī)的高頻輸出端口通過(guò)4×1高頻開(kāi)關(guān)連接到高頻功率采集裝置。

在上述技術(shù)方案中，所述待測(cè)集成相干接收機(jī)的信號(hào)端輸入的是寬譜光信號(hào)、本征端輸入的是波長(zhǎng)可調(diào)諧的窄線(xiàn)寬光信號(hào)，所述待測(cè)集成相干接收機(jī)采用寬譜光信號(hào)和窄線(xiàn)寬光信號(hào)拍頻的方法來(lái)進(jìn)行測(cè)試。

在上述技術(shù)方案中，所述高頻功率采集裝置是頻譜儀，其掃頻范圍為DC-25GHz。

在上述技術(shù)方案中，所述光功率采集裝置是光功率計(jì)或者光譜儀。

在上述技術(shù)方案中，所述寬譜光源包括但不限于ASE(Amplified Spontaneous Emission)光源，其頻率調(diào)諧精度小于100MHz。

在上述技術(shù)方案中，所述4×1高頻開(kāi)關(guān)在DC-40GHz頻率范圍內(nèi)，插入損耗大于-3dB。

本發(fā)明還提供了一種測(cè)試偏振復(fù)用集成相干接收機(jī)光電帶寬的方法，包括：

步驟1：將1×2光開(kāi)關(guān)切換至與待測(cè)集成相干接收機(jī)的信號(hào)端相連接，然后調(diào)節(jié)可調(diào)光衰減器和可調(diào)諧激光器使待測(cè)集成相干接收機(jī)工作在小信號(hào)狀態(tài)下；

步驟2：將1×2光開(kāi)關(guān)切換至與光功率采集裝置相連接，然后測(cè)試輸入到待測(cè)集成相干接收機(jī)的信號(hào)端的光功率P_sig(W),同時(shí)讀出可調(diào)諧激光器的輸出功率P_lo(W)；

步驟3：再次將1×2光開(kāi)關(guān)切換至與待測(cè)集成相干接收機(jī)的信號(hào)端相連接，然后使待測(cè)集成相干接收機(jī)正常工作在小信號(hào)狀態(tài)下；通過(guò)切換4×1高頻開(kāi)關(guān)將待測(cè)集成相干接收機(jī)的高頻輸出端的一個(gè)高頻端口連接到高頻功率采集裝置；

步驟4：根據(jù)光電S參數(shù)計(jì)算方法，測(cè)試得到待測(cè)集成相干接收機(jī)的一個(gè)高頻端口的3dB小信號(hào)帶寬的值；

步驟5：切換4×1高頻開(kāi)關(guān)到待測(cè)集成相干接收機(jī)的其他高頻端口，得到各個(gè)高頻端口的3dB小信號(hào)光電帶寬的值。

在上述技術(shù)方案中，所述光電S參數(shù)計(jì)算方法為：將待測(cè)集成相干接收機(jī)的響應(yīng)度表征為：R(dB)＝10lgP_out-10lg2Z₀P_sigP_lo，其中Z₀為高頻功率采集裝置的阻抗，P_out(W)為待測(cè)相干接收機(jī)在拍頻信號(hào)f頻率點(diǎn)處的輸出功率，待測(cè)集成相干接收機(jī)在拍頻信號(hào)f頻率點(diǎn)處和頻率點(diǎn)1GHz處的響應(yīng)度之差為:P_outf(dBm)-P_out1GHz(dBm)，其中，P_outf(dBm)，P_out1GHz(dBm)分別為待測(cè)集成相干接收機(jī)在拍頻信號(hào)f頻率點(diǎn)處和頻率點(diǎn)1GHz處的功率換算成dBm單位的數(shù)值，由此得到待測(cè)集成相干接收機(jī)的3dB小信號(hào)光電帶寬的值。

在上述技術(shù)方案中，直接在高頻功率采集裝置中讀出DC-25GHz范圍內(nèi)各個(gè)頻率點(diǎn)的功率P_out(dBm)響應(yīng)曲線(xiàn)，以獲得各個(gè)高頻端口的3dB小信號(hào)光電帶寬的值。

在上述技術(shù)方案中，所述拍頻信號(hào)f頻率點(diǎn)為待測(cè)集成相干接收機(jī)的信號(hào)端輸入的光信號(hào)頻率與其本征端輸入的光信號(hào)頻率的頻率差。

本發(fā)明取得了以下技術(shù)效果：

本發(fā)明提供的這種測(cè)試偏振復(fù)用集成相干接收機(jī)光電帶寬的裝置，不用借助較昂貴精密的儀器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，測(cè)試結(jié)果精確，并且無(wú)需后續(xù)的較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理等特點(diǎn)。另外，這個(gè)測(cè)試裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試，對(duì)研發(fā)和工業(yè)生產(chǎn)都有重要的意義。

附圖說(shuō)明

圖1，本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2，本發(fā)明實(shí)施例1示意圖；

圖3，本發(fā)明實(shí)施例2示意圖；

圖4，本發(fā)明測(cè)試方案與現(xiàn)有測(cè)試方案的光電帶寬曲線(xiàn)對(duì)比圖；

圖中標(biāo)記：1-寬譜光源；2-摻鉺光纖放大器；3-偏振控制器；4-可調(diào)光衰減器；5-1×2光開(kāi)關(guān)；6-光功率采集裝置；7-可調(diào)諧激光器；8-保偏光纖；9-待測(cè)集成相干接收機(jī)信號(hào)端；10-待測(cè)集成相干接收機(jī)本征端；11-待測(cè)集成相干接收機(jī)；12-4×1高頻開(kāi)關(guān)；13-頻譜儀。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供了一種測(cè)試偏振復(fù)用集成相干接收機(jī)光電帶寬的裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括寬譜光源1、摻鉺光纖放大器2、偏振控制器3、可調(diào)光衰減器4、1×2光開(kāi)關(guān)5、光功率采集裝置6、可調(diào)諧激光器7、保偏光纖8、待測(cè)集成相干接收機(jī)信號(hào)端9、待測(cè)集成相干接收機(jī)本征端10、待測(cè)集成相干接收機(jī)11、4×1高頻開(kāi)關(guān)12、頻譜儀13。其中，寬譜光源1、摻鉺光纖放大器2、偏振控制器3、可調(diào)光衰減器4、1×2光開(kāi)關(guān)5依次順序連接；1×2光開(kāi)關(guān)5的一個(gè)輸出端連接到光功率采集裝置6、另一個(gè)輸出端連接到待測(cè)集成相干接收機(jī)信號(hào)端9；可調(diào)諧激光器7通過(guò)保偏光纖8連接到待測(cè)集成相干接收機(jī)本征端10；待測(cè)集成相干接收機(jī)11的高頻輸出端口通過(guò)4×1高頻開(kāi)關(guān)12連接到頻譜儀13。

所述的寬譜光源1可以采用ASE(Amplified Spontaneous Emission)光源，要求輸出功率穩(wěn)定；所述的可調(diào)諧激光器7的頻率調(diào)諧精度小于100MHz；所述的光功率采集裝置6可以采用光功率計(jì)或者光譜儀；所述的4×1高頻開(kāi)關(guān)12要求在DC-40GHz頻率范圍內(nèi)，插入損耗大于-3dB；所述的頻譜儀13的掃頻范圍要求大于DC-25GHz范圍。

首先由寬譜光源1產(chǎn)生用于模擬待測(cè)集成相干接收機(jī)11的輸入信號(hào)的光信號(hào)，然后通過(guò)摻鉺光纖放大器2、偏振控制器3、可調(diào)光衰減器4將寬譜光源1產(chǎn)生光信號(hào)調(diào)節(jié)到使待測(cè)集成相干接收機(jī)11能夠工作在小信號(hào)狀態(tài)下，將該光信號(hào)輸入到待測(cè)集成相干接收機(jī)11的信號(hào)端9，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)集成相干接收機(jī)11小信號(hào)工況的真實(shí)模擬；然后再通過(guò)可調(diào)諧激光器7實(shí)現(xiàn)的窄線(xiàn)寬激光器產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的窄線(xiàn)寬輸入光信號(hào),以選擇待測(cè)集成相干接收機(jī)11的特定工作通道輸入波長(zhǎng)，并將該輸入光信號(hào)接入到待測(cè)集成相干接收機(jī)11的本征端10，待測(cè)集成相干接收機(jī)11的信號(hào)端9輸入的寬譜光信號(hào)跟本征端10輸入的窄帶光信號(hào)通過(guò)拍頻方式模擬該待測(cè)集成相干接收機(jī)11的3dB小信號(hào)工況；通過(guò)4×1高頻開(kāi)關(guān)12和頻譜儀13對(duì)待測(cè)集成相干接收機(jī)11各個(gè)工作通道的輸出的電信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，實(shí)現(xiàn)待測(cè)集成相干接收機(jī)11的3dB小信號(hào)光電帶寬測(cè)試。

本發(fā)明還提供一種利用上述描述的裝置對(duì)測(cè)試偏振復(fù)用集成相干接收機(jī)光電帶寬進(jìn)行測(cè)試的方法，具體步驟如下：

步驟1：將1×2光開(kāi)關(guān)5切換至與待測(cè)集成相干接收機(jī)信號(hào)端9相連接，然后調(diào)節(jié)可調(diào)光衰減器4；再將可調(diào)諧激光器7的輸出光波長(zhǎng)調(diào)至C波段，調(diào)節(jié)可調(diào)諧激光器7的輸出功率，使待測(cè)集成相干接收機(jī)11工作在小信號(hào)狀態(tài)下。此時(shí)輸入待測(cè)集成相干接收機(jī)11的光信號(hào)的光路連接方式如圖2所示。

步驟2：將1×2光開(kāi)關(guān)5切換至與光功率采集裝置6相連接，然后測(cè)試輸入到待測(cè)集成相干接收機(jī)信號(hào)端9的光功率P_sig(W),同時(shí)讀出可調(diào)諧激光器7的輸出功率P_lo(W)。此時(shí)輸入待測(cè)集成相干接收機(jī)11的光信號(hào)的光路連接方式如圖3所示。

步驟3：再次將1×2光開(kāi)關(guān)5再切換至與待測(cè)集成相干接收機(jī)信號(hào)端9相連接，然后使待測(cè)集成相干接收機(jī)11正常工作在小信號(hào)狀態(tài)下，最后將待測(cè)集成相干接收機(jī)11的高頻輸出端通過(guò)4×1高頻開(kāi)關(guān)12接到頻譜儀13上。

步驟4：根據(jù)光電S參數(shù)計(jì)算方法，待測(cè)集成相干接收機(jī)11的響應(yīng)度可表征為：響應(yīng)度這個(gè)公式可以變換為R(dB)＝10lgP_out-10lg2Z₀P_sigP_lo，其中Z₀為頻譜儀13的阻抗，P_out(W)為待測(cè)相干接收機(jī)11在拍頻信號(hào)頻率f點(diǎn)處的輸出功率，測(cè)試中將可調(diào)諧激光器7的輸出光信號(hào)的波長(zhǎng)設(shè)置為待測(cè)集成相干接收機(jī)11的某一工作通道的波長(zhǎng)，例如1550nm處，拍頻信號(hào)f為信號(hào)端9輸入的光信號(hào)頻率同可調(diào)諧激光器7輸出的光信號(hào)頻率的頻率差。待測(cè)集成相干接收機(jī)11的3dB帶寬測(cè)試通常以拍頻信號(hào)1GHz處(寬譜光源1與可調(diào)諧激光器7的輸出光信號(hào)頻率相隔1GHz處)的輸出功率為基準(zhǔn)點(diǎn)，在頻率點(diǎn)f處(寬譜光源1與可調(diào)諧激光器7的輸出光信號(hào)頻率相隔f處，即拍頻信號(hào)f處)和頻率點(diǎn)1GHz處(寬譜光源1與可調(diào)諧激光器7的輸出光信號(hào)頻率相隔1GHz處)的響應(yīng)度之差為；

R_f(dB)-R_1GHz(dB)＝10lgP_outf-10lgP_out1GHz＝P_outf(dBm)-P_out1GHz(dBm)，P_outf(dBm)，P_out1GHz(dBm)分別為待測(cè)集成相干接收機(jī)11在頻率點(diǎn)f和頻率點(diǎn)1GHz的功率換算成dBm單位的數(shù)值。由公式可知，只需要在頻譜儀13中直接讀出頻率點(diǎn)f的功率P_outf(dBm)和頻率點(diǎn)1GHz的功率P_out1GHz(dBm)，兩者之差就是它們的響應(yīng)度之差，這樣就可以得到待測(cè)集成相干接收機(jī)11的3dB小信號(hào)帶寬的值。

步驟5：切換4×1高頻開(kāi)關(guān)12到待測(cè)集成相干接收機(jī)11的其中一個(gè)高頻端口，然后用頻譜儀13掃描。本發(fā)明的測(cè)試裝置，對(duì)待測(cè)集成相干接收機(jī)11的信號(hào)端用的是寬譜光源，本征端用的是由可調(diào)諧激光器7實(shí)現(xiàn)的窄線(xiàn)寬激光器，這樣拍頻就可以直接在頻譜儀13中讀出DC-25GHz范圍內(nèi)各個(gè)頻率點(diǎn)的功率P_out(dBm)響應(yīng)曲線(xiàn)，操作簡(jiǎn)單，并且不需要進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理。按照同樣的方法，將4×1高頻開(kāi)關(guān)12切換到待測(cè)集成相干接收機(jī)11的其它高頻端口，測(cè)出相對(duì)應(yīng)的高頻端口的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)，同樣可以得到其它高頻端口的3dB小信號(hào)光電帶寬的值。

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)擬合處理后，圖4給出了本發(fā)明實(shí)施例測(cè)試100G偏振復(fù)用集成相干接收機(jī)與現(xiàn)有用精密昂貴儀器光波元件分析儀測(cè)試100G偏振復(fù)用集成相干接收機(jī)得到的3dB小信號(hào)光電帶寬曲線(xiàn)對(duì)比圖，從圖中可以看到兩種方法得到的帶寬曲線(xiàn)基本一致，尤其是在高頻部分?jǐn)?shù)據(jù)偏差很小，因此采用本發(fā)明這種裝置和方法可以較為準(zhǔn)確的測(cè)試偏振復(fù)用集成相干接收機(jī)的光電帶寬。

雖然本發(fā)明已經(jīng)詳細(xì)地示出并描述了相關(guān)的特定的實(shí)施例參考，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠應(yīng)該理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種改變。這些改變都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求所要求的保護(hù)范圍。