[發(fā)明專利]超高分辨率光矢量分析方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710048394.1
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106768896B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛敏;潘時龍;李樹鵬;卿婷;衡雨清
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵;劉莎

本發(fā)明公開了一種超高分辨率的光器件光矢量分析方法及裝置，本發(fā)明方法將單波長光探測信號分為兩路，一路以固定的頻移量進行移頻操作，另一路直接通過光纖，然后對兩路光進行耦合；光耦合器輸出的兩路光探測信號，一路直接進光探測模塊，得到參考信號；另一路經(jīng)過待測器件再輸進光探測模塊，得到測量信號；提取所述參考信號與測量信號的幅度相位信息，經(jīng)信號處理得到待測光器件在光探測信號頻率處的幅頻響應與相頻響應；改變單波長光探測信號的波長并重復上述過程，得到待測光器件的光譜矢量響應信息。本發(fā)明還公開了一種光器件光譜響應測量系統(tǒng)。本發(fā)明能夠在實現(xiàn)光器件幅頻響應和相頻響應的高精度測量的同時，提高測量速度，大幅降低成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超高分辨率光矢量分析方法及裝置，屬于光學測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著光子技術(shù)的快速發(fā)展和不斷完善，高精度光器件的研制、已有高精度光器件(如微環(huán)、微球等高Q值微諧振器等)在光子系統(tǒng)中的應用，亟需高精細的光器件光譜響應測試技術(shù)。然而，現(xiàn)有的光器件光譜響應技術(shù)難以對上述高精度光譜響應進行多維度、高精細的表征?，F(xiàn)唯一商用的光器件多維光譜響應測量儀表為美國LUNA公司推出的OVA5000，該測試儀表可測量光器件的多維光譜響應(如幅度、相位、群時延、偏振模色散、偏振相關(guān)損耗等)，但是其測試精細度僅為1.6pm(200MHz)，難以滿足受激布里淵增益譜的測試需求。此外，科研機構(gòu)廣泛采用基于DFB激光器掃頻技術(shù)和光功率探測技術(shù)進行光器件光譜響應的測量，該測量技術(shù)受益于DFB激光器高精細的波長掃描技術(shù)實現(xiàn)高精細的測量。但該測試技術(shù)只能檢測光功率的變化，獲取幅頻響應信息，無法獲得相頻響應等其他維度的關(guān)鍵信息。若用于高精度光器件光譜響應的測量，無法測得相頻響應，使得高精度光器件無法用于光時延、光移相、光子信號處理等。

為了實現(xiàn)高精度光器件光譜響應的高精細、多維度測量，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。這種方法的本質(zhì)是將光域的掃頻操作轉(zhuǎn)換到電域進行，受益于成熟的電頻譜分析技術(shù)，其測試精細度有了質(zhì)的飛躍。然而，上述方法需要采用寬帶的微波幅相接收模塊進行射頻信號幅度和相位的提取，使整個測量裝置造價不菲。此外，上述方法還存在無法測量帶通待測光器件、測量帶寬窄(受電光調(diào)制器的帶寬限制，小于40GHz)、測量動態(tài)范圍不高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超高分辨率的光器件光矢量分析方法及裝置，克服現(xiàn)有光器件光譜響應測量技術(shù)的不足，能夠在實現(xiàn)光器件幅頻響應和相頻響應的高精度測量的同時，提高測量速度，大幅降低實現(xiàn)成本。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供一種超高分辨率的光器件光矢量分析方法，該方法的具體步驟如下：

首先，將光源模塊輸出的單波長光探測信號分為兩路，一路以固定的頻移量進行移頻后輸入光耦合器與另一路進行耦合，光耦合器輸出兩路雙波長光探測信號；

其次，兩路雙波長光探測信號分別輸入第一、第二光探測模塊進行拍頻處理，其中包括以下兩種情況：

1)在光耦合器與第二光探測模塊之間不級聯(lián)待測光器件的條件下，兩路雙波長光探測信號分別輸入第一、第二光探測模塊進行拍頻處理；幅相提取模塊以單波長光探測信號的波長為參考，分別提取第一、第二光探測模塊輸出信號的幅度相位信息，對提取到的幅度相位信息進行處理后得到第一矢量響應函數(shù)；其中，幅相提取模塊的工作頻率與所述頻移量相同；

2)在光耦合器與第二光探測模塊之間級聯(lián)待測光器件的條件下，兩路雙波長光探測信號中的一路輸入第一光探測模塊進行拍頻處理，得到頻率與所述頻移量相同的射頻信號，作為參考信號；另一路通過待測光器件后，再輸入第二光探測模塊進行拍頻處理，得到攜帶待測光器件在雙波長光探測信號頻率處的光譜響應信息的射頻信號，作為測量信號；幅相提取模塊以單波長光探測信號的波長為參考，分別提取參考信號和測量信號的幅度相位信息，對提取到的幅度相位信息進行處理后得到第二矢量響應函數(shù)；