[发明专利]一种宽频段光电探测器频率响应的测试方法

说明书

一种宽频段光电探测器频率响应的测试方法，属于光电子技术领域，旨在提供一种光电探测器频率响应的宽频段、高分辨率、自校准测试方法。本发明利用光学频率梳产生梳状光谱信号，输入到电光强度调制器中被射频信号源调制，然后输出的光调制信号输入到待测光电探测器中进行光电转换，最后在频谱分析模块中分析特定的频率分量，并通过设置特定的射频调制频率，实现待测光电探测器频率响应的分段拼接，同时消除光学频率梳以及电光强度调制器的不平坦响应的影响，最终仅需要一个射频信号源单独驱动电光强度调制器就可以实现光电探测器频率响应的宽频段、高分辨率、自校准测试。

技术领域

本发明属于光电子技术领域中的光电探测器频率响应测试技术，具体涉及一种宽频段光电探测器频率响应的测试方法。

背景技术

光电探测器作为光通信系统中光接收模块的核心器件，其带宽也随着微波光子链路传输速率的增加而增加，目前已经出现超过100GHz带宽的光电探测器，而对这些宽频段光电探测器频率响应的准确测试将直接影响到信号在光通信系统中的传输和处理能力，同时也对光通信系统的优化和评价有着重要的意义和作用。

目前光电探测器频率响应的测试方法主要分为两大类：全光激励测试法和电光激励测试法。全光激励测试法主要为光外差测试法和强度噪声测试法。光外差测试法(S.Kawanishi,A.Takada,M.Saruwatari,“Wideband frequency-response measurementof optical receivers using optical heterodyne detection,”Journal of LightwaveTechnology,1989,7(1):92-98)主要将两个激光器输出的光束进行拍频，非常适用于宽频段光电探测器的频率响应测试，但是该方法依赖于波长能够精确、快速可调和功率极其稳定的高性能可调谐激光器。强度噪声测试法(D.M.Baney,W.V.Sorin,S.A.Newton,“High-frequency photodiode characterization using a filtered intensity noisetechnique,”IEEE photonics technology letters,1994,6(10):1258-1260)是利用放大自发辐射光源输出的宽光谱信号直接输入到待测光电探测器中进行光电转换，来实现宽频段光电探测器频率响应的测试，但该方法具有很低的测试精度和动态范围。电光激励测试法主要包括基于失网的电谱扫频方法、基于二次强度调制的方法、基于载波抑制的方法和基于双音调制的方法。基于失网的电谱扫频法(X.M.Wu,J.W.Man,L.Xie,Y.Liu,X.Q.Qi,L.X.Wang,J.G.Liu,N.H.Zhu,“Novel method for frequency response measurement ofoptoelectronic devices,”IEEE Photonics Technology Letters,2012,24(7):575-577.)借助微波网络分析仪测量一个电-光器件与光-电器件级联网络的频率响应，因此如果想要单独获得光-电器件的频率响应，就必须已知电-光器件的频率响应，即需要额外的校准测试。基于二次强度调制的方法(M.Yoshioka,S.Sato,T.Kikuchi,“A method formeasuring the frequency response of photodetector modules using twice-modulated light,”Journal of lightwave technology,2005,23(6):2112)和基于载波抑制的方法(K.Inagaki,T.Kawanishi,M.Izutsu,“Optoelectronic frequency responsemeasurement of photodiodes by using high-extinction ratio optical modulator,”IEICE Electronics Express,2012,9(4):220-226)都严重受到电光强度调制器偏置漂移的影响。基于双音调制的方法(H.Wang,S.J.Zhang,X.H.Zou,Y.L.Zhang,R.G.Lu,Z.Y.Zhang,X.X.Zhang,Y.Liu,“Two-tone intensity-modulated optical stimulus forself-referencing microwave characterization of high-speed photodetectors,”Optics Communications,2016,373:110-113)测量双音调制频率的和频与差频边带的幅度之比来获得光电探测器的频率响应，测试结果不受电光强度调制器的频率响应和偏置漂移的影响，实现自校准测试。虽然电光激励测试法相对于全光激励法测试精度有极大的提高，但是最大的问题在于测试范围有限，受到电光强度调制器和射频信号源带宽的限制，不容易实现宽频段光电探测器频率响应的测试。