[發明專利]一種用于產生定標的超快脈沖信號的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310519895.5
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN103529419A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 龔鵬偉;謝文;馬紅梅;楊春濤;姜河;諶貝
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張雪梅

技術領域

本發明涉及一種校準上升時間的裝置，特別是一種用于產生定標的超快脈沖信號的裝置。

背景技術

目前，商品型示波器校準儀產生的標準脈沖的最快上升時間是25ps，會給寬帶示波器上升時間的校準結果引入巨大誤差。基于純電子學理論的非線性傳輸線產生技術，能夠產生上升時間約為5ps的快脈沖，但是該脈沖很難準確定標，不能形成完整溯源鏈，而且在校準寬帶示波器上升時間時同樣會引入較大誤差。基于光電子學理論的商品型光電探測器產生技術，能夠產生上升時間約為7ps的快脈沖，但是光電探測器自身沖激響應的校準不能形成完整溯源鏈，很難準確定標，在寬帶示波器上升時間校準過程中會引入較大誤差。

目前，商品型實時示波器的最高帶寬是65GHz，其上升時間的理論值大約為6ps，為了滿足此類實時示波器上升時間的校準，就需要標準超快脈沖信號的上升時間小于2ps。為了保證示波器測量信號的準確度，需要周期性的對示波器進行校準。示波器需要校準的眾多指標參數中最終要的就是上升時間的指標。示波器上升時間的校準，本質上是利用一個已知參數的標準超快脈沖信號進行校準，要求標準超快脈沖信號的上升時間至少優于待校準示波器上升時間3倍，這樣才能在95%置信概率下，誤差控制在5%左右。

傳統的基于純電子學技術的快脈沖產生和測量技術都無法滿足寬帶實時示波器上升時間的校準，就需要探索和研究新的方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種用于產生定標的超快脈沖信號的裝置及方法，用以解決寬帶實時示波器上升時間不能準確校準的問題，提高校準的準確度。

為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案：

一種用于產生定標的超快脈沖信號的裝置，該裝置包括：

用于產生同步的第一微波信號和第二微波信號的微波信號發生裝置；

基于第一路微波信號產生第一激光束的第一飛秒激光器；

基于第二路微波信號產生第二激光束的第二飛秒激光器；

用于將所述第二激光束延時的延時單元；

其背面襯底形成有電光效應材料的光導開關，所述第一激光束被聚焦到光導開關正面的光導縫隙處，激勵光導縫隙產生光生載流子，經延時的第二激光束被聚焦入射到光導開關背面，反射出偏振態發生變化的反射光；

用于給所述光導開關提供直流電壓的直流電壓源，所述光生載流子在光導開關上面的直流電壓作用下產生超快脈沖信號；

平衡光電探測器，基于接收的反射光產生電信號；和

鎖相放大器，用于與所述延時單元的延時相應的采集平衡光電探測器輸出的電信號；

計算單元，基于所采集的電信號計算所述超快脈沖信號的上升沿時間以對該超快脈沖信號進行定標；

與所述光導開關壓接的微波探針，用于輸出所述經定標的超快脈沖信號。

優選的，所述信號發生器包括用于提供微波信號的微波信號源；和用于將所微波信號分為同步的第一微波信號和第二微波信號的功分器。

優選的，所述第一飛秒激光器采用780nm型飛秒激光器，所述第二飛秒激光器采用1560nm型飛秒激光器。

優選的，該裝置還包括用于為第一激光束調制的斬波器；和用于為所述斬波器提供驅動信號和為所述鎖相放大器提供與所述斬波器驅動信號同步觸發的參考信號的函數發生器。

優選的，該裝置還包括連接在所述直流電壓源和光導開關之間的直流探針，所述直流探針與光導開關壓接。

優選的，該裝置進一步包括控制單元，用于控制延時單元的延時和鎖相放大器對電信號的采集。

優選的，所述微波探頭與光導開關壓接，所述微波探針和光導開關連接位置與第二激光束聚焦位置的垂直方向上保持一致。

一種用于產生定標的超快脈沖信號的方法，該方法包括

利用第一飛秒激光器基于第一路微波信號產生第一激光束，利用第二飛秒激光器基于第二路微波信號產生第二激光束，所述第一微波信號與第二微波信號同步；

將經斬波器調制后的第一激光束經聚焦后射入光導開關的光敏縫隙中產生光生載流子，并在光導開關的直流電壓作用下產生超快電脈沖信號；

將第二激光束經延時和聚焦后，入射到光導開關背面的具有電光效應的襯底材料上；

經所述襯底材料上反射的光束入射至平衡光電探測器中產生電信號；

鎖相放大器與延時單元的延時相應的對所述電信號進行采集