本發(fā)明專利技術(shù)涉及光纖通信外調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種電光調(diào)制器的半波電壓的測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)。本發(fā)明專利技術(shù)不僅能夠消除激光器輸出光功率的抖動(dòng)對(duì)電光調(diào)制器傳輸曲線和半波電壓測(cè)量的影響，使測(cè)量到的半波電壓數(shù)值更加精確，而且實(shí)現(xiàn)了快速測(cè)量。本發(fā)明專利技術(shù)不僅可以測(cè)量電光調(diào)制器的直流半波電壓，還可測(cè)量其射頻半波電壓。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光纖通信外調(diào)制
，主要適用于電光調(diào)制器的半波電壓的測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的信息需求量，光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率日益提高。未來(lái)光通信網(wǎng)將向著超高速率、超大容量、超長(zhǎng)距離、超高頻譜效率的光纖通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。實(shí)現(xiàn)高速光通信，發(fā)射機(jī)是關(guān)鍵。高速光信號(hào)發(fā)射機(jī)主要由產(chǎn)生光載波的激光器，調(diào)制電信號(hào)產(chǎn)生裝置，及對(duì)光載波進(jìn)行調(diào)制的高速電光調(diào)制器組成。相對(duì)其它類型的外調(diào)制器，鈮酸鋰電光調(diào)制器具有工作頻率寬、穩(wěn)定性好、消光比高、工作性能穩(wěn)定、調(diào)制速率高、啁啾小、易于耦合、制作工藝技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于高速、大容量、長(zhǎng)距離的光傳輸系統(tǒng)。半波電壓是電光調(diào)制器一個(gè)極為關(guān)鍵的物理參數(shù)，它表示了電光調(diào)制器輸出光強(qiáng)從最小值到 最大值所對(duì)應(yīng)的偏置電壓的改變量，它在很大程度上決定了電光調(diào)制器的性能。如何準(zhǔn)確快捷地測(cè)量電光調(diào)制器的半波電壓對(duì)于優(yōu)化器件性能、提高器件使用效率具有重要意義。電光調(diào)制器的半波電壓包括直流(DC)半波電壓和射頻(RF)半波電壓。現(xiàn)有的測(cè)量半波電壓的方法有極值法和倍頻法，分別可以測(cè)量出調(diào)制器的直流(DC)半波電壓和射頻(RF)半波電壓。它們的工作原理和流程分別是(I)極值法采用極值法測(cè)量電光調(diào)制器直流半波電壓，首先，在不加調(diào)制信號(hào)的情況下，通過測(cè)量直流偏壓與輸出光強(qiáng)變化，得到電光調(diào)制器的傳輸函數(shù)曲線，并從傳輸函數(shù)曲線上確定極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)，分別得到對(duì)應(yīng)的直流電壓值v_，Vfflin0最終，這兩個(gè)電壓值差即為電光調(diào)制器的半波電壓Vn = Vmax-Vmin0(2)倍頻法采用倍頻法測(cè)量電光調(diào)制器射頻半波電壓時(shí)，將直流偏置電壓和交流調(diào)制信號(hào)同時(shí)加到電光調(diào)制器上。調(diào)節(jié)直流電壓，當(dāng)輸出光強(qiáng)度被調(diào)節(jié)到極大值或極小值時(shí)，在雙蹤示波器上可以觀察到輸出的調(diào)制信號(hào)將出現(xiàn)倍頻失真。相鄰兩次倍頻失真所對(duì)應(yīng)的直流電壓之差即為電光調(diào)制器的射頻(RF)半波電壓。極值法和倍頻法從理論上講都是可以測(cè)量電光調(diào)制器的半波電壓的，但相比較而言，極值法所需的測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)，較長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量會(huì)因激光器輸出光功率波動(dòng)而引起測(cè)量誤差。極值法需要以較小的步進(jìn)值掃描直流偏壓并同時(shí)記錄調(diào)制器輸出光功率，才可能獲得較精確的直流半波電壓數(shù)值。倍頻法是通過觀察倍頻波形測(cè)定半波電壓的方法。當(dāng)所加偏壓到一定值時(shí)，出現(xiàn)的倍頻失真、波形失真的現(xiàn)象不是太明顯，也不太便于肉眼觀察。這樣，勢(shì)必會(huì)引起較大的誤差，并且它所測(cè)量的是電光調(diào)制器的射頻半波電壓。以上兩種方法都只是粗略地通過觀察電光調(diào)制器輸出光信號(hào)，而不是用精確的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)測(cè)量電光調(diào)制器的半波電壓的，所以傳統(tǒng)的測(cè)量半波電壓的方法只是一種簡(jiǎn)單、粗略的方法，存在較大的誤差。對(duì)于未來(lái)高速光纖通信系統(tǒng)，如何精確快速測(cè)量電光調(diào)制器的半波電壓是一個(gè)重大挑戰(zhàn)，因此需要尋求一種快速、精確測(cè)量電光調(diào)制器半波電壓的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種電光調(diào)制器的半波電壓的測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)，它不僅能夠消除激光器輸出光功率的抖動(dòng)對(duì)電光調(diào)制器傳輸曲線和半波電壓測(cè)量的影響，使測(cè)量到的半波電壓數(shù)值更加精確，而且實(shí)現(xiàn)了快速測(cè)量。 為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種電光調(diào)制器的半波電壓的測(cè)量方法包括將直流偏壓或射頻調(diào)制信號(hào)與擾動(dòng)信號(hào)合成后送入電光調(diào)制器；提取出從電光調(diào)制器輸出的所述擾動(dòng)信號(hào)的至少兩種奇或偶諧波分量；通過所述兩種諧波分量幅度的比值、擾動(dòng)信號(hào)的幅度與半波電壓的關(guān)系計(jì)算得到半波電壓。進(jìn)一步的，在所述提取出從電光調(diào)制器輸出的擾動(dòng)信號(hào)的至少兩種奇或偶諧波分量之前，先確定電光調(diào)制器的傳輸函數(shù)，再在所述傳輸函數(shù)中加入由所述擾動(dòng)信號(hào)引起的相移，接著通過公式轉(zhuǎn)換將傳輸函數(shù)轉(zhuǎn)換成關(guān)于擾動(dòng)信號(hào)諧波響應(yīng)的輸出函數(shù)。進(jìn)一步的，所述提取出從電光調(diào)制器輸出的擾動(dòng)信號(hào)的至少兩種奇或偶諧波分量包括先通過三角函數(shù)將所述關(guān)于擾動(dòng)信號(hào)諧波響應(yīng)的輸出函數(shù)展開，接著通過泰勒級(jí)數(shù)進(jìn)一步的將關(guān)于擾動(dòng)信號(hào)諧波響應(yīng)的輸出函數(shù)展開成多階函數(shù)；再對(duì)所述多階函數(shù)進(jìn)行頻譜分析，得到擾動(dòng)信號(hào)的至少兩種奇或偶諧波分量。進(jìn)一步的，所述通過兩種諧波分量幅度的比值、擾動(dòng)信號(hào)的幅度與半波電壓的關(guān)系計(jì)算得到半波電壓包括將所述得到的諧波分量做除法運(yùn)算，得到兩種諧波分量幅度的比值、所述擾動(dòng)信號(hào)的幅度與半波電壓的關(guān)系表達(dá)式，將兩種諧波分量幅度的比值和擾動(dòng)信號(hào)的幅度代入所述關(guān)系表達(dá)式中得到半波電壓。進(jìn)一步的，所述提取出從電光調(diào)制器輸出的擾動(dòng)信號(hào)的至少兩種奇或偶諧波分量中的諧波分量包括基波和三次諧波，或二次諧波和四次諧波。本專利技術(shù)還提供了一種電光調(diào)制器的半波電壓的測(cè)量系統(tǒng)包括信號(hào)合成模塊，將直流偏壓或射頻調(diào)制信號(hào)與擾動(dòng)信號(hào)經(jīng)偏置器合成后送入電光調(diào)制器；信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，將由電光調(diào)制器輸出的光信號(hào)通過光I禹合器，其中的一部分光信號(hào)進(jìn)入光電探測(cè)器，光電探測(cè)器將該部分光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；信號(hào)處理模塊，對(duì)所述電信號(hào)進(jìn)行放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換，并輸入到FPGA模塊中；信號(hào)運(yùn)算模塊，通過快速傅里葉變換將在所述FPGA模塊中擾動(dòng)信號(hào)的至少兩種奇或偶諧波分量提取出來(lái)，并對(duì)所述諧波分量的幅度做除法運(yùn)算，通過諧波分量幅度的比值、擾動(dòng)信號(hào)的幅度與半波電壓的關(guān)系得到半波電壓。進(jìn)一步的，所述通過快速傅里葉變換將在FPGA模塊中擾動(dòng)信號(hào)的至少兩種奇或偶諧波分量提取出來(lái)中的諧波分量包括基波和三次諧波，或二次諧波和四次諧波。進(jìn)一步的，所述擾動(dòng)信號(hào)為低頻擾動(dòng)信號(hào)。進(jìn)一步的，還包括顯示模塊，將得到的半波電壓顯示出來(lái)。本專利技術(shù)的有益效果在于本專利技術(shù)不需要像傳統(tǒng)極值法那樣通過不斷的調(diào)整電光調(diào)制器的直流偏置電壓值來(lái)測(cè)量半波電壓，整個(gè)測(cè)量過程只需要給定低頻擾動(dòng)信號(hào)電壓就可一次性完成測(cè)量、計(jì)算及顯示。本專利技術(shù)還消除了在電光調(diào)制器的半波電壓的測(cè)量過程中，由于激光源輸出功率抖動(dòng)、調(diào)制器插入損耗變化對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的不良影響，提高了測(cè)量的精度。同時(shí)，由于本專利技術(shù)是基于一個(gè)解析表達(dá)式來(lái)直接計(jì)算電光調(diào)制器的半波電壓的，而傳統(tǒng)方法是通過判斷電光調(diào)制器的傳輸函數(shù)的極值來(lái)間接求取半波電壓，或通過判斷波形倍頻失真的方法來(lái)測(cè)量半波電壓的。因此，本專利技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，更快速，也更精確。另外，由于低頻擾動(dòng)信號(hào)與在進(jìn)行高速光調(diào)制時(shí)加載的高速射頻調(diào)制信號(hào)互不干擾，故本專利技術(shù)還可以為高速光發(fā)射機(jī)提供一個(gè)輔助功能，即完成電光調(diào)制器工作點(diǎn)漂移的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過測(cè)量電光調(diào)制器的半波電壓數(shù)值來(lái)判斷電光調(diào)制器工作點(diǎn)處應(yīng)該加載的偏置電壓的大小，便于調(diào)制器偏置電壓的控制和鎖定。此外，本專利技術(shù)不僅可以測(cè)量電光調(diào)制器的直流半波電壓， 還可測(cè)量其射頻半波電壓。附圖說(shuō)明圖I為本專利技術(shù)提供的電光調(diào)制器的半波電壓的測(cè)量方法的流程圖。圖2為本專利技術(shù)提供的電光調(diào)制器的半波電壓的測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本專利技術(shù)實(shí)施例一提供的電光調(diào)制器的半波電壓的測(cè)量方法中電光調(diào)制器的傳輸函數(shù)的波形圖。其中，A-輸入的電信號(hào)，B-輸出的光信號(hào)。具體實(shí)施例方式為進(jìn)一步闡述本專利技術(shù)為達(dá)成預(yù)定專利技術(shù)目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本專利技術(shù)提出的電光調(diào)制器的半波電壓的測(cè)量方法的具體實(shí)施方式及工作原理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。由圖I可知，本專利技術(shù)提供的電光調(diào)制器的半波電壓的測(cè)量方法包括將直流偏壓或射頻調(diào)制信號(hào)與低頻擾動(dòng)信號(hào)合成后送入電光調(diào)制器對(duì)應(yīng)的直流偏壓輸入端或射頻信號(hào)輸入端；確定電光調(diào)制器的傳輸函數(shù)，本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電光調(diào)制器的半波電壓的測(cè)量方法，其特征在于，包括：將直流偏壓或射頻調(diào)制信號(hào)與擾動(dòng)信號(hào)合成后送入電光調(diào)制器；提取出從電光調(diào)制器輸出的所述擾動(dòng)信號(hào)的至少兩種奇或偶諧波分量；通過所述兩種諧波分量幅度的比值、擾動(dòng)信號(hào)的幅度與半波電壓的關(guān)系計(jì)算得到半波電壓。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：付松年，馮振華，唐明，沈平，劉德明，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華中科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。