一種光器件測量方法及測量裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種光器件測量方法。本發明專利技術方法包括以下步驟：步驟A、利用光頻梳調制器將具有固定頻率及相位的微波信號調制到由光源輸出的光載波上，生成光頻梳；利用光子濾波器依次濾出所述光頻梳的多根連續梳齒；步驟B、對于所濾出的每一根梳齒，以其作為光載波，利用基于光單邊調制的光器件測量方法測量出待測光器件在該梳齒所對應的頻帶內的傳輸函數；步驟C、根據各梳齒所對應的頻帶內的傳輸函數得到待測光器件在所述多根連續梳齒所對應的頻帶內的寬帶傳輸函數。本發明專利技術還公開了一種采用上述方法的光器件測量裝置。本發明專利技術在現有基于光單邊帶調制的光器件測量方法基礎上，采用光頻梳調制器與光子濾波器協同工作的方式，大幅度提高了測量范圍。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種光器件測量方法及測量裝置，尤其涉及一種基于光單邊帶調制的光器件測量方法及測量裝置，屬于光器件測量、微波光子學

技術介紹
隨著光子技術的快速發展和不斷完善，光子系統對光器件的要求越來越高，要研制出高精度的光器件，必須輔以高精度的測量技術。然而，現有的光器件測量技術不足以達到如此之高的測試精度，使得高精度的光器件研制無法取得突破性進展，同時，現有的一些高精度光器件無法在光子系統中發揮最大效用。為了實現超高精度的光器件測量，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. Roman, Μ.Y.FrankeI, and R. D. Esman, Spectral characterization of fiber gratings withhighresolution, 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，受益于成熟的電頻譜分析技術，其測試精度有了質的飛躍。 圖1是典型的基于光單邊帶調制的測量裝置的結構示意圖，主要包括主控計算機、窄線寬激光器、微波掃頻源、寬帶光單邊帶調制器、光探測器及微波幅相接收機。其工作原理如下首先，利用寬帶光單邊帶調制器將微波掃頻源產生的微波信號調制到窄線寬激光器輸出的光載波上，產生只包含光載波和一個光邊帶的光單邊帶信號；使該光單邊帶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，利用微波幅相接收機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，得到待測光器件的傳輸函數。雖然該測量裝置具有無與倫比的測量精度(理論上可達到與電頻譜分析技術相同的精度)，但受微波掃頻源掃頻帶寬(約為40GHz)限制，只能測得光載頻處約40GHz帶寬范圍內光器件的傳輸函數，難以與光器件動輒數THz的工作范圍相適應。測量范圍過小是該技術走向實用的最大障礙，當前尚未有有效解決方案的報道。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于克服現有高精度光器件測量技術所存在的測量范圍過小的不足，提供一種光器件測量方法、測量裝置，在確保測量精度的前提下，實現光器件的寬帶測量。本專利技術采用以下技術方案來解決上述技術問題—種光器件測量方法，包括以下步驟步驟A、利用光頻梳調制器將具有固定頻率及相位的微波信號調制到由光源輸出的光載波上，生成光頻梳；利用光子濾波器依次濾出所述光頻梳的多根連續梳齒；步驟B、對于所濾出的每一根梳齒，以其作為光載波，利用基于光單邊調制的光器件測量方法測量出待測光器件在該梳齒所對應的頻帶內的傳輸函數；步驟C、根據各梳齒所對應的頻帶內的傳輸函數得到待測光器件在所述多根連續梳齒所對應的頻帶內的寬帶傳輸函數。一種光器件測量裝置，包括光載波生成單元、光單邊帶調制器、微波掃頻源、微波幅相接收機、光探測器、主控單元；光單邊帶調制器將微波掃頻源輸出的微波掃頻信號調制到光載波產生模塊輸出的光載波上，生成光單邊帶掃頻信號；光探測器用于將通過待測光器件的光單邊帶掃頻信號轉換為電信號輸出；微波幅相接收機用于以微波掃頻信號為參考提取光探測器輸出的電信號的幅度相位信息；主控單兀用于對光載波產生模塊和微波掃頻源進行控制，并進行數據存儲、處理和結果顯示；所述光載波生成單元包括光源、微波源、光頻梳調制器、光子濾波器，光源、光頻梳調制器、光子濾波器沿光路依次連接，微波源的輸出端與光頻梳調制器的微波輸入端連接，光子濾波器的控制端與所述主控單元連接。為了提高測量精度，上述技術方案中，所述光源優選窄線寬激光器，所述光子濾波器優選高Q值光子濾波器。本專利技術在現有基于光單邊帶調制的光器件測量方法基礎上，采用光頻梳調制器與光子濾波器協同工作的方式，依次產生多個連續頻帶的光載波，且相鄰的光載波之間不僅頻率差是固定的而且相位也是相關的。對于測得的連續頻帶的傳輸函數即可采用簡單的數據處理方法得到寬的傳輸函數，從而實現了裝置測量范圍的拓展。相比現有技術，本專利技術可將現有的光器件測量范圍拓展百倍以上。附圖說明圖1為一種現有的基于光單邊帶調制的光器件測量裝置結構示意圖；圖2為本專利技術的光器件測量裝置的結構示意圖；圖3 (a)、圖3 (b)分別為使用本專利技術光器件測量裝置測量光纖光柵的結構示意圖、各段頻譜示意圖；其中A為激光器輸出的光信號；B為經光頻梳調制器調制后輸出的光頻梳；C為光子濾波器對光頻梳進行光載波選取后的光信號，虛線為被濾除的梳齒，實直線為濾出的光載波，實折線為光子濾波器的頻譜響應曲線；D為所選取的光載波經單邊帶調制器調制后的光單邊帶掃頻信號出為受光纖光柵作用時的光信號，虛線為光纖光柵的幅頻響應曲線；F為經光電檢測器拍頻后的電信號；圖4為具體實施方式中所使用的光單邊帶調制器的原理框圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術的技術方案進行詳細說明本專利技術的思路是在現有基于光單邊帶調制的光器件測量方法基礎上，采用光頻梳與光子濾波器協同工作的方式，依次產生多個連續頻帶的光載波，通過測量待測光器件在各頻帶內的傳輸函數并通過數值處理即可得到寬帶的傳輸函數，從而實現測量范圍的拓展。本專利技術測量方法具體包括以下步驟步驟A、利用光頻梳調制器將具有固定頻率及相位的微波信號調制到由光源輸出的光載波上，生成光頻梳；利用光子濾波器依次濾出所述光頻梳的多根連續梳齒；步驟B、對于所濾出的每一根梳齒，以其作為光載波，利用基于光單邊調制的光器件測量方法測量出待測光器件在該梳齒所對應的頻帶內的傳輸函數；步驟C、根據各梳齒所對應的頻帶內的傳輸函數得到待測光器件在所述多根連續梳齒所對應的頻帶內的寬帶傳輸函數。圖2顯示了本專利技術光器件測量裝置的結構，如圖所示，該測量裝置包括光載波生成單元、光單邊帶調制器、微波掃頻源、微波幅相接收機、光探測器、主控計算機；光單邊帶調制器將微波掃頻源輸出的微波掃頻信號調制到光載波產生模塊輸出的光載波上，生成光單邊帶掃頻信號；光探測器用于將通過待測光器件的光單邊帶掃頻信號轉換為電信號輸出；微波幅相接收機用于以微波掃頻信號為參考提取光探測器輸出的電信號的幅度相位信息；主控計算機用于對光載波產生模塊和微波掃頻源進行控制，并進行數據存儲、處理和結果顯示。如圖中虛線框中所示，本專利技術的光載波生成單元包括激光器、微波源、光頻梳調制器、高Q值光子濾波器，激光器、光頻梳調制器、高Q值光子濾波器沿光路依次連接，微波源的輸出端與光頻梳調制器的微波輸入端連接，光子濾波器的控制端與所述主控計算機連接。使用該裝置進行光器件測量時，光頻梳調制器將微波源輸出的微波信號調制到窄線寬激光器輸出的光信號上，調制出具有多個梳齒的光頻梳；通過主控計算機控制高Q值光子濾波器的通帶中心頻率，從而從光頻梳中濾出與該通帶中心頻率對應的梳齒；光單邊帶調制器將微波掃頻源產生的掃頻信號調制到高Q值光子濾波器輸出的光載波上，生成光單邊帶掃頻信號，并使該光單邊帶信號經待測光器件后送至光探測器，進行光電轉換；然后以微波掃頻源的輸出信號為參考，利用微波幅相接收機提取光探測器輸出信號的幅度相位信息并存儲于主控計算機中；通過主控計算機調整高Q值光子濾波器的通帶中心頻率，使其輸出的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光器件測量方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟A、利用光頻梳調制器將具有固定頻率及相位的微波信號調制到由光源輸出的光載波上，生成光頻梳；利用光子濾波器依次濾出所述光頻梳的多根連續梳齒；步驟B、對于所濾出的每一根梳齒，以其作為光載波，利用基于光單邊調制的光器件測量方法測量出待測光器件在該梳齒所對應的頻帶內的傳輸函數；步驟C、根據各梳齒所對應的頻帶內的傳輸函數得到待測光器件在所述多根連續梳齒所對應的頻帶內的寬帶傳輸函數。

【技術特征摘要】
1.一種光器件測量方法，其特征在于，包括以下步驟步驟A、利用光頻梳調制器將具有固定頻率及相位的微波信號調制到由光源輸出的光載波上，生成光頻梳；利用光子濾波器依次濾出所述光頻梳的多根連續梳齒；步驟B、對于所濾出的每一根梳齒，以其作為光載波，利用基于光單邊調制的光器件測量方法測量出待測光器件在該梳齒所對應的頻帶內的傳輸函數；步驟C、根據各梳齒所對應的頻帶內的傳輸函數得到待測光器件在所述多根連續梳齒所對應的頻帶內的寬帶傳輸函數。2.一種光器件測量裝置，包括光載波生成單元、光單邊帶調制器、微波掃頻源、微波幅相接收機、光探測器、主控單元；光單邊帶調制器將微波掃頻源輸出的微波掃頻信號調制到光載波產生模塊輸出的光載波...

【專利技術屬性】
技術研發人員：潘時龍，薛敏，唐震宙，趙永久，朱丹，郭榮輝，何超，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：