通過光纜遠程激勵和測量電子信號的設備制造技術

本發明專利技術公開了一種光電系統，其包括光學信號調制器、連接到所述光學信號調制器的輸入光波導和輸出光波導。該系統還包括在所述光學信號調制器中的反射光學元件，所述元件布置成將通過所述輸入光波導入射的輸入光束反射為通過所述輸出光波導的輸出光束。該系統還包括在所述光學信號調制器中的電端子。所述電端子配置成所述電端子上的電信號可以操作來與所述輸入光束互相作用。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術一般地涉及遠程電子測試和測量，更具體而言，涉及通過光纜遠程激勵和測量電子信號的系統和方法。
技術介紹
當正在發出或者檢測的電信號快速變化時，即當它們包含高頻成分時，通常很難使用傳統裝置將這些信號傳送到遠程位置或者從遠程位置傳送過來。一般地，無論有沒有重發放大器的幫助，高頻信號都經由同軸電纜或者其他輸電線傳送。傳統的輸送線都是頻率分散的，這意味著通過相對于信號的低頻成分削弱或者過度延遲信號的高頻成分，它們使得傳送的信號相對于發出或者檢測的信號失真。此外，傳統的輸送線可能通過由沿著輸送線的阻抗不均勻性引起的反射而使信號失真。在通信系統中可以容許一定程度的失真，但是在測量系統中信號失真必須被最小化。此外，在測試儀器和被測試的設備之間存在很大的直流電壓差的情況下，或者在諸如同軸電纜的導電元件的出現可能擾亂測量(例如天線測試)的情況下，諸如同軸電纜的連接是不可行的。
技術實現思路
根據本專利技術的實施例，提供了一種光電系統。該系統包括光學信號調制器、連接到所述光學信號調制器的輸入光波導和輸出光波導。該系統還包括在所述光學信號調制器中的反射光學元件，所述元件布置成將通過所述輸入光波導入射的輸入光束反射為通過所述輸出光波導的輸出光束。該系統還包括在所述光學信號調制器中的電端子。所述電端子配置成所述電端子上的電信號可以操作來與所述輸入光束互相作用。根據本專利技術的另一個實施例，提供了一種遠程傳送調制信號的方法。所述方法包括使用光學信號調制來用電信號調制輸入光束，和將所述調制光束反射到不同于所述輸入光束方向的輸出光束方向。附圖說明圖1描繪了根據本專利技術的實施例，用于通過光纜從被測試的遠程電氣設備向電子測量儀器傳送一份電響應信號的系統；圖2描繪了根據本專利技術的實施例，用于經由光纖鏈接遠程傳送用于激勵遠程電氣設備的調制信號的系統；圖3描繪了根據本專利技術實施例，用于經由光纖鏈接同時向遠程電氣設備傳送激勵信號和從遠程電氣設備傳送響應信號兩者的系統；圖4A描繪了包括電吸收調制器(EAM)的調制器配置，其控制光束的發送強度與所施加控制電壓成比例；圖4B描繪了根據本專利技術實施例的反射模式EAM(REAM)，其將EAM與反射表面組合起來；圖5是根據本專利技術的實施例，在恒定入射功率下的典型REAM反射功率對電壓的傳遞曲線圖；圖6描繪了作為電吸收調制器(EAM)一個示例的量子阱調制器結構；圖7A描繪了根據本專利技術的實施例，具有AC耦合輸入信號、偏置為線性操作的REAM配置；圖7B描繪了根據本專利技術的實施例的差分對REAM配置；圖8A-8E圖示了多種應用的REAM配置。具體實施例方式通常需要或者期望在遠離處理檢測數據的測量儀器的位置處檢測電信號。類似地，通常需要傳送電子信號到遠離該信號源的位置。實際上，有時候需要遠程地用同一物理裝置檢測和傳送信號，使得可以以有效的方式充分地表征正在被測試的設備。在傳統上用于遠程測試的距離(數米到數百米)上，單模光纜通常具有足夠低的頻散以達到可以忽略的信號失真。此外，光電探測器和反射模式電吸收調制器(REAM)可以被設計成在信號電平的有用范圍上具有低信號失真。因此，電子測量儀器和被測試的遠程設備的位置之間的距離可以增大到比利用諸如同軸電纜的傳統輸電線可以達到的距離大得多的值。圖1描繪了根據本專利技術實施例，用于通過光纜從被測試的遠程電氣設備向電子測量儀器傳送一份電響應信號的系統100。在圖1所示的遠程檢測配置中，由連續波(CW)光源101發射的CW光束11穿過光學環行器102并且穿過光波導104成為CW光束12。CW光束12被遠程電氣設備107產生的遠程電信號13在遠程檢測點處的光學信號調制器中調制，所述光學信號調制器例如是反射模式電吸收調制器(REAM)105。通常將偏置電壓106施加到REAM 105以提供線性操作。調制光束14然后被REAM105反射回來穿過光波導104、光學環行器102和光波導108成為調制光束15，調制光束15通常由光學放大器109放大以提供穿過光波導111的放大的光束16。此放大的調制光束16通常由光電探測器110所探測，其生成穿過電纜112的光電信號17。重現遠程電信號13的光電信號17通常由電子測量儀器113處理。圖2描繪了根據本專利技術實施例，用于經由光纖鏈接遠程傳送用于激勵遠程電氣設備的調制信號的系統200。來自調制光源201的調制光信號21穿過光纖鏈接103、光學環行器102，并作為調制光信號22穿過光纖鏈接104，并且入射到反射模式電吸收調制器(REAM)205上。REAM 205可以與圖1所描繪的REAM 105相同。通常被負壓206偏置的REAM 205將調制光信號22轉換成電信號23，其激勵正在被測試的電氣設備207。在此情況下，遠程電氣設備207的響應可以由其他裝置所監視，這樣就不需要使用環行器102、光學放大器109、光電探測器110和電子測量儀器113。這些元件被表示來證明以下事實，即相同的裝置可以被用于圖2所示的激勵測試，或者用于圖1所示的響應測試，其不同之處在于光源是CW光源還是調制光源。圖3描繪了根據本專利技術實施例，用于經由光纖鏈接同時向遠程電氣設備傳送激勵信號和從遠程電氣設備傳送響應信號兩者的系統300。來自調制光源201的調制光信號21穿過光纖鏈接103、光學環行器102，并作為調制光信號22穿過光纖鏈接104，并且入射到反射模式電吸收調制器(REAM)305上。REAM 305可以與圖2所描繪的REAM 205相同。通常被偏置電壓306偏置以提供線性操作的REAM 305將調制光信號22轉換成電信號33，其激勵正在被測試的電氣設備307。電氣設備307對激勵33的響應34(由此修改其端子處的電壓)反過來調節REAM 305的反射系數。REAM 305的反射系數與入射光22相互作用，將響應電壓34的調制光復制信號35反射穿過光波導104、光學環行器102和光學導向部分108成為調制光復制信號36，其接著通常由光學放大器109放大，并作為放大的調制光復制信號16被發送穿過光學導向部分111到光電探測器110，并由電子測量儀器113處理。圖3所示配置的典型應用是時域反射計，但也可以實現其他組合的激勵/響應應用，例如網絡分析(電子網絡的頻域測試)。首字母簡寫REAM表示“反射模式電吸收調制器”。REAM實質上是配置成在反射模式下運行的電吸收調制器，例如通過將光入射到調制器的第一表面并且在調制器的相對表面上設置反射鏡。反射調制器已經與自由空間光束一起被用來形成通信系統。光信號調制器可以是任何類型的反射模式調制器，包括電光(EOM)、機電(EMM)和電吸收(EAM)。使用電光調制器(EOM)將電信號轉換成調制光，和使用光電探測器將調制光轉換成電信號是許多光學通信系統中的標準作法。已經有利地被開發實用的電吸收調制器(EAM)被認為是調制器類型中唯一具有用作光調制器和光探測器兩者的能力的。例如圖2和3中描繪的應用只適用于電吸收調制器類型。圖4A描繪了包括電吸收調制器(EAM)401的調制器配置400，其控制光束的發送強度與所施加的控制電壓402成比例。EAM 401調制所發送的光使得離開右平面的調制光42是進入左平面的光41的時變部分，該時變部分由時變電壓402所控制。圖4本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光電系統，包括：光學信號調制器；連接到所述光學信號調制器的輸入光波導和輸出光波導；在所述光學信號調制器中的反射光學元件，所述元件布置成將通過所述輸入光波導入射的輸入光束反射為通過所述輸出光波導的輸出光束；和　 　在所述光學信號調制器中的電端子，所述電端子配置成所述電端子上的電信號可以操作來與所述輸入光束互相作用。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：羅里L范圖伊，
申請(專利權)人：安捷倫科技有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]