[發(fā)明專利]基于雙音調(diào)制的光電探測(cè)器頻響測(cè)量方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110609192.6
• 申請(qǐng)日: 2021-06-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113341222B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛敏;徐宗新;潘時(shí)龍;王琦;衡雨清;張心賁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M11/02
• 分類號(hào): G01M11/02
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 楊楠

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于雙音調(diào)制的光電探測(cè)器頻響測(cè)量方法，將兩路具有不同頻率ω₁、ω₂的微波信號(hào)調(diào)制于同一路光載波上，生成抑制載波的光雙邊帶信號(hào)；使用待測(cè)光電探測(cè)器將所述抑制載波的光雙邊帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，提取出其中的上變頻和下變頻信號(hào)分量，并據(jù)此計(jì)算獲得待測(cè)光電探測(cè)器的幅相響應(yīng)。本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于雙音調(diào)制的光電探測(cè)器頻響測(cè)量裝置。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可有效減小測(cè)量過(guò)程中引入的測(cè)量誤差，提高測(cè)量精確度并提升動(dòng)態(tài)范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光電探測(cè)器頻響測(cè)量方法，屬于光電器件測(cè)量和微波光子學(xué)相交叉的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

測(cè)試測(cè)量技術(shù)是眾多科學(xué)研究和科技事業(yè)的必要基礎(chǔ)，其自身的發(fā)展速度和水平直接或間接地影響著各種科技創(chuàng)新的進(jìn)展。自20世紀(jì)70年代光纖通信誕生以來(lái)，不斷進(jìn)步的光譜響應(yīng)測(cè)試技術(shù)推動(dòng)了該產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，將人類快速帶入了信息時(shí)代，徹底改變了人們的生活方式。如今，光纖通信系統(tǒng)幾乎取代了所有的有線通信方式，成為國(guó)家信息高速公路和國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化的重要基礎(chǔ)。當(dāng)前，雖然大容量光纖通信的單光纖傳輸容量已高達(dá)20Tbit/s，但不斷涌現(xiàn)的新業(yè)務(wù)、不斷提高的服務(wù)質(zhì)量要求以及不斷指數(shù)增長(zhǎng)的接入設(shè)備對(duì)光通信系統(tǒng)的信息容量提出了越來(lái)越高的要求。下一代超大容量光通信系統(tǒng)的關(guān)鍵器件高速光電探測(cè)器的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用，迫切需要高分辨率、大帶寬、高精度的頻譜響應(yīng)測(cè)試技術(shù)和儀器作為支撐。

光電探測(cè)器是光纖通信系統(tǒng)的關(guān)鍵器件之一，其研制、檢測(cè)和應(yīng)用需首先測(cè)量頻譜響應(yīng)。上個(gè)世紀(jì)五十年代，人們已經(jīng)開(kāi)始光電探測(cè)器頻譜響應(yīng)測(cè)量的研究，現(xiàn)今已經(jīng)發(fā)展出了諸多光電探測(cè)器頻譜響應(yīng)測(cè)試方法，大致可分為兩類：時(shí)域法和頻域法。但是每一種方法都有自身的缺點(diǎn)，所以，迫切要求研究新的測(cè)量方法來(lái)提高光電探測(cè)器頻率響應(yīng)測(cè)量技術(shù)的測(cè)量精確度及測(cè)量帶寬。

中國(guó)發(fā)明專利CN107741525A公開(kāi)了一種《光電探測(cè)器頻率響應(yīng)測(cè)量方法及裝置》，其通過(guò)載波移頻信號(hào)和抑制載波的光雙邊帶掃描信號(hào)進(jìn)行拍頻，實(shí)現(xiàn)微波光子混頻，通過(guò)提取待測(cè)光電探測(cè)器輸出的上、下變頻光電流信號(hào)中的幅度和相位信息，并結(jié)合輸入探測(cè)信號(hào)的功率數(shù)據(jù)，最后計(jì)算出待測(cè)光電探測(cè)器的頻譜響應(yīng)信息。該技術(shù)的頻率響應(yīng)測(cè)量帶寬受限于現(xiàn)有電光調(diào)制器的帶寬?，F(xiàn)有成熟商用的電光調(diào)制器的3dB模擬帶寬僅為25GHz，這使得頻率響應(yīng)測(cè)量帶寬一般僅能達(dá)到25GHz。然而，現(xiàn)有成熟的商用光電探測(cè)器的3dB模擬帶寬是光電調(diào)制器的兩倍以上，大于50GHz。該技術(shù)難以獲得帶寬大于50GHz光電探測(cè)器的頻率響應(yīng)。

中國(guó)發(fā)明專利CN110632388A公開(kāi)了一種基于混頻的光電探測(cè)器頻響測(cè)量方法，該方法使用角頻率為Δω和ω_e的兩路微波信號(hào)對(duì)兩路同源光載波分別進(jìn)行調(diào)制，分別得到載波抑制的光單邊帶調(diào)制信號(hào)和載波抑制的光雙邊帶調(diào)制信號(hào)，其中ω_e＜Δω；將載波抑制的光單邊帶調(diào)制信號(hào)和載波抑制的光雙邊帶調(diào)制信號(hào)耦合后輸入待測(cè)光電探測(cè)器，并測(cè)量出待測(cè)光電探測(cè)器所輸出光電流信號(hào)中的Δω+ω_e分量和Δω-ω_e分量；根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算出待測(cè)光電探測(cè)器在Δω+ω_e和Δω-ω_e頻率處的頻率響應(yīng)。該技術(shù)在計(jì)算最終的頻率響應(yīng)過(guò)程中，由于需要上下兩路的光功率，從而對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生非線性誤差；此外，由于該系統(tǒng)使用的兩路信號(hào)，外界各種因素的干擾以及系統(tǒng)的非線性，使得無(wú)法對(duì)系統(tǒng)的相位響應(yīng)進(jìn)行測(cè)量。

因此，迫切需要研究新型的測(cè)量方法來(lái)提高光電探測(cè)器頻率響應(yīng)測(cè)量技術(shù)的測(cè)量精確度及測(cè)量帶寬。

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)不足，提供一種基于雙音調(diào)制的光電探測(cè)器頻響測(cè)量方法，可有效減小測(cè)量過(guò)程中引入的測(cè)量誤差，提高測(cè)量精確度并提升動(dòng)態(tài)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：