[发明专利]光器件频响测量方法及测量装置

说明书

本发明公开了一种光器件频响测量方法。步骤如下：对双音微波信号进行光单边带调制，生成双音光探测信号，所述双音微波信号由频率差为固定值Δω的两个微波信号分量构成；将经由待测光器件传输后的双音光探测信号转换为电信号；从所述电信号中提取待测光器件与测量系统在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的联合幅度响应和联合相位响应；从联合幅度响应和联合相位响应中去除测量系统的幅度响应和相位响应，即得待测光器件在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应。本发明还公开了一种光器件频响测量装置。本发明能够消除接收机的频率依赖性及其引起的测量不确定度，实现光器件的高精确度测量，并降低实现成本。

技术领域

本发明涉及一种光器件频响测量方法及测量装置。

背景技术

近年来，伴随着光子技术的快速发展和不断完善，在光器件制造、生产、应用、检测等过程中必不可少的光器件测量技术越来越重要。然而，现有的光器件测量技术存在的测量精度与分辨率不高、无法测量频谱精细度高的光器件等诸多问题，使得已有的高精度光器件(如微环、微球等高Q值微谐振器等)无法在光子系统中发挥最大效用。受益于成熟的电频谱分析技术，1998年J.E.Roman提出了基于光单边带调制的光矢量分析方法[J.E.Román,M.Y.Frankel,and R.D.Esman,Spectral characterization of fiber gratings withhigh resolution,Opt.Lett.,vol.23,no.12,pp.939-941,Jun.1998.]。这种方法的本质是将光域的扫频操作转换到电域进行，其测量分辨率有了质的飞跃，实现了高精细的光器件测量。

图1是典型的基于光单边带调制技术的光器件测量装置的结构示意图，主要包括光源、微波扫频源、单边带调制模块、光探测器、微波幅相检测模块以及主控计算机。其工作原理如下：首先，利用光单边带调制模块将微波扫频源产生的微波信号调制到光源输出的光载波上，输出光单边带探测信号；使该光单边带探测信号经待测器件后送至光探测器，进行光电转换；然后，以微波扫频信号为参考，利用微波幅相检测模块提取光探测器输出的微波信号的幅度、相位信息；最后，通过主控计算机接收、存储并处理微波幅相接收机提取的幅度相位信息，从而得到待测光器件的传输函数。

该装置对测量条件的要求较高，需要使用微波矢量网络分析仪来实现大带宽的微波扫频和大带宽的微波信号检测，因此成本较高，且光探测器和微波幅相检测模块自身的频谱响应均随着频率变化而变化，造成了信号检测的不确定度，降低了测量系统的精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有基于光单边带调制的光器件测量技术的不足，提供一种光器件频响测量方法及装置，能够有效消除接收机的频率依赖性及其引起的测量不确定度，实现光器件的高精确度测量，并降低实现成本。

本发明光器件频响测量方法，包括：

步骤A、对双音微波信号进行光单边带调制，生成双音光探测信号，所述双音微波信号由频率差为固定值Δω的两个微波信号分量构成；

步骤B、将经由待测光器件传输后的双音光探测信号转换为电信号；

步骤C、从所述电信号中提取幅度和相位，所提取的幅度和相位即为待测光器件与测量系统在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的联合幅度响应和联合相位响应；从联合幅度响应和联合相位响应中去除测量系统在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应，即得待测光器件在双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应。

为了得到大带宽的频率响应，进一步地，该方法还包括：

步骤D、逐次同步调整双音微波信号中两个微波信号分量的频率并重复步骤A～步骤C，每次的频率调整量大于或等于Δω，得到待测光器件在每次调整后的双音光探测信号中的两个频率分量的均值频率处的幅度响应和相位响应。