[發明專利]光器件頻響測量方法及測量裝置

有效

• 申請號: 201710591672.8
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107389315B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 薛敏;卿婷;潘時龍;李樹鵬;衡雨清
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 衛麟

本發明公開了一種光器件頻響測量方法。步驟如下：對雙音微波信號進行光單邊帶調制，生成雙音光探測信號，所述雙音微波信號由頻率差為固定值Δω的兩個微波信號分量構成；將經由待測光器件傳輸后的雙音光探測信號轉換為電信號；從所述電信號中提取待測光器件與測量系統在雙音光探測信號中的兩個頻率分量的均值頻率處的聯合幅度響應和聯合相位響應；從聯合幅度響應和聯合相位響應中去除測量系統的幅度響應和相位響應，即得待測光器件在雙音光探測信號中的兩個頻率分量的均值頻率處的幅度響應和相位響應。本發明還公開了一種光器件頻響測量裝置。本發明能夠消除接收機的頻率依賴性及其引起的測量不確定度，實現光器件的高精確度測量，并降低實現成本。

技術領域

本發明涉及一種光器件頻響測量方法及測量裝置。

背景技術

近年來，伴隨著光子技術的快速發展和不斷完善，在光器件制造、生產、應用、檢測等過程中必不可少的光器件測量技術越來越重要。然而，現有的光器件測量技術存在的測量精度與分辨率不高、無法測量頻譜精細度高的光器件等諸多問題，使得已有的高精度光器件(如微環、微球等高Q值微諧振器等)無法在光子系統中發揮最大效用。受益于成熟的電頻譜分析技術，1998年J.E.Roman提出了基于光單邊帶調制的光矢量分析方法[J.E.Román,M.Y.Frankel,and R.D.Esman,Spectral characterization of fiber gratings withhigh resolution,Opt.Lett.,vol.23,no.12,pp.939-941,Jun.1998.]。這種方法的本質是將光域的掃頻操作轉換到電域進行，其測量分辨率有了質的飛躍，實現了高精細的光器件測量。

圖1是典型的基于光單邊帶調制技術的光器件測量裝置的結構示意圖，主要包括光源、微波掃頻源、單邊帶調制模塊、光探測器、微波幅相檢測模塊以及主控計算機。其工作原理如下：首先，利用光單邊帶調制模塊將微波掃頻源產生的微波信號調制到光源輸出的光載波上，輸出光單邊帶探測信號；使該光單邊帶探測信號經待測器件后送至光探測器，進行光電轉換；然后，以微波掃頻信號為參考，利用微波幅相檢測模塊提取光探測器輸出的微波信號的幅度、相位信息；最后，通過主控計算機接收、存儲并處理微波幅相接收機提取的幅度相位信息，從而得到待測光器件的傳輸函數。

該裝置對測量條件的要求較高，需要使用微波矢量網絡分析儀來實現大帶寬的微波掃頻和大帶寬的微波信號檢測，因此成本較高，且光探測器和微波幅相檢測模塊自身的頻譜響應均隨著頻率變化而變化，造成了信號檢測的不確定度，降低了測量系統的精度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有基于光單邊帶調制的光器件測量技術的不足，提供一種光器件頻響測量方法及裝置，能夠有效消除接收機的頻率依賴性及其引起的測量不確定度，實現光器件的高精確度測量，并降低實現成本。

本發明光器件頻響測量方法，包括：

步驟A、對雙音微波信號進行光單邊帶調制，生成雙音光探測信號，所述雙音微波信號由頻率差為固定值Δω的兩個微波信號分量構成；

步驟B、將經由待測光器件傳輸后的雙音光探測信號轉換為電信號；

步驟C、從所述電信號中提取幅度和相位，所提取的幅度和相位即為待測光器件與測量系統在雙音光探測信號中的兩個頻率分量的均值頻率處的聯合幅度響應和聯合相位響應；從聯合幅度響應和聯合相位響應中去除測量系統在雙音光探測信號中的兩個頻率分量的均值頻率處的幅度響應和相位響應，即得待測光器件在雙音光探測信號中的兩個頻率分量的均值頻率處的幅度響應和相位響應。

為了得到大帶寬的頻率響應，進一步地，該方法還包括：

步驟D、逐次同步調整雙音微波信號中兩個微波信號分量的頻率并重復步驟A～步驟C，每次的頻率調整量大于或等于Δω，得到待測光器件在每次調整后的雙音光探測信號中的兩個頻率分量的均值頻率處的幅度響應和相位響應。