[发明专利]一种电光调制器的半波电压的测量方法及测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信外调制技术领域，主要适用于电光调制器的半波电压的测量方法及测量系统。

背景技术

为了满足人们日益增长的信息需求量，光纤通信系统的传输速率日益提高。未来光通信网将向着超高速率、超大容量、超长距离、超高频谱效率的光纤通信网络发展。实现高速光通信，发射机是关键。高速光信号发射机主要由产生光载波的激光器，调制电信号产生装置，及对光载波进行调制的高速电光调制器组成。相对其它类型的外调制器，铌酸锂电光调制器具有工作频率宽、稳定性好、消光比高、工作性能稳定、调制速率高、啁啾小、易于耦合、制作工艺技术成熟等优点，因而被广泛应用于高速、大容量、长距离的光传输系统。半波电压是电光调制器一个极为关键的物理参数，它表示了电光调制器输出光强从最小值到最大值所对应的偏置电压的改变量，它在很大程度上决定了电光调制器的性能。如何准确快捷地测量电光调制器的半波电压对于优化器件性能、提高器件使用效率具有重要意义。电光调制器的半波电压包括直流（DC）半波电压和射频（RF）半波电压。现有的测量半波电压的方法有极值法和倍频法，分别可以测量出调制器的直流（DC）半波电压和射频（RF）半波电压。它们的工作原理和流程分别是:

（1）极值法

采用极值法测量电光调制器直流半波电压，首先，在不加调制信号的情况下，通过测量直流偏压与输出光强变化，得到电光调制器的传输函数曲线，并从传输函数曲线上确定极大值点和极小值点，分别得到对应的直流电压值V_max，V_min。最终，这两个电压值差即为电光调制器的半波电压V_π＝V_max-V_min。

（2）倍频法

采用倍频法测量电光调制器射频半波电压时，将直流偏置电压和交流调制信号同时加到电光调制器上。调节直流电压，当输出光强度被调节到极大值或极小值时，在双踪示波器上可以观察到输出的调制信号将出现倍频失真。相邻两次倍频失真所对应的直流电压之差即为电光调制器的射频（RF）半波电压。

极值法和倍频法从理论上讲都是可以测量电光调制器的半波电压的，但相比较而言，极值法所需的测量时间较长，较长时间的测量会因激光器输出光功率波动而引起测量误差。极值法需要以较小的步进值扫描直流偏压并同时记录调制器输出光功率，才可能获得较精确的直流半波电压数值。

倍频法是通过观察倍频波形测定半波电压的方法。当所加偏压到一定值时，出现的倍频失真、波形失真的现象不是太明显，也不太便于肉眼观察。这样，势必会引起较大的误差，并且它所测量的是电光调制器的射频半波电压。

以上两种方法都只是粗略地通过观察电光调制器输出光信号，而不是用精确的数学表达式来测量电光调制器的半波电压的，所以传统的测量半波电压的方法只是一种简单、粗略的方法，存在较大的误差。对于未来高速光纤通信系统，如何精确快速测量电光调制器的半波电压是一个重大挑战，因此需要寻求一种快速、精确测量电光调制器半波电压的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电光调制器的半波电压的测量方法及测量系统，它不仅能够消除激光器输出光功率的抖动对电光调制器传输曲线和半波电压测量的影响，使测量到的半波电压数值更加精确，而且实现了快速测量。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电光调制器的半波电压的测量方法包括：

将直流偏压或射频调制信号与扰动信号合成后送入电光调制器；

提取出从电光调制器输出的所述扰动信号的至少两种奇或偶谐波分量；

通过所述两种谐波分量幅度的比值、扰动信号的幅度与半波电压的关系计算得到半波电压。

进一步的，在所述提取出从电光调制器输出的扰动信号的至少两种奇或偶谐波分量之前，先确定电光调制器的传输函数，再在所述传输函数中加入由所述扰动信号引起的相移，接着通过公式转换将传输函数转换成关于扰动信号谐波响应的输出函数。

进一步的，所述提取出从电光调制器输出的扰动信号的至少两种奇或偶谐波分量包括：先通过三角函数将所述关于扰动信号谐波响应的输出函数展开，接着通过泰勒级数进一步的将关于扰动信号谐波响应的输出函数展开成多阶函数；再对所述多阶函数进行频谱分析，得到扰动信号的至少两种奇或偶谐波分量。