[发明专利]高精度光矢量分析装置及方法

说明书

本发明公开了一种高精度光矢量分析装置，该装置中，光源发出的扫频激光分别进入第一干涉光路、第二干涉光路；第一干涉光路工作时，第一测量信号经过待测器件后与参考信号发生拍频干涉，并由偏振分束器将产生的拍频信号分为偏振态相互垂直的两路，分别为第一、第二拍频信号；第二干涉光路工作时，偏振方向与第一测量信号垂直的第二测量信号经过待测器件后与参考信号发生拍频干涉产生第三、第四拍频信号；处理四个拍频信号得到待测器件的琼斯矩阵，进而可获得器件光学参数。本发明能实现器件全波长范围内幅频响应的高精度测量并间接获得其他光学参数，简单便捷，有效缩短了测量时间。

技术领域

本发明涉及光学测量领域，尤其涉及一种高精度光矢量分析装置及方法。

背景技术

随着光通信产业规模持续扩大，为了满足5G对光网络带宽需求增加的新挑战，高端芯片、器件的研制势必会进入大爆发的阶段。其中，精确测量这些芯片、器件的幅度、相位以及偏振响应将成为该领域技术创新、突破的重要前提和有力支撑。对器件光谱响应的测量主要为群延时、偏振模色散、偏振相关损耗等光学参数的测量。目前，难以在一套系统中完成上述所有参数的测量，且每个参数的测量可通过多种方式实现，彼此之间测量差异较大，难以获取精准的测量结果。

如常用的PMD测试方法主要有四种，首选的琼斯矩阵特征值法是利用偏振模色散与琼斯矩阵特征值之间的关系，测出一系列波长下的偏振模色散，对其取平均，完成偏振模色散的测量。该方法需要在测量过程中不断改变波长，重复测量每一波长下的琼斯矩阵，测量步骤复杂，耗时较长。

已有研究表明可通过基于宽带电调制的光矢量分析技术、基于光单边带调制的光矢量分析技术实现器件多维光谱响应测量，但其涉及的高精度调制模块或信号接收模块造价较高，且还存在着动态范围小、测量范围窄等问题，因而无法作为通用的高分辨率、高精度光矢量分析技术得到广泛应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有器件光谱响应测量技术中存在的测量步骤复杂、测量动态范围小、误差大等问题，提供一种高精度光矢量分析装置及方法，在实现器件全波长范围内幅频响应高精度测量的同时缩短测量时间，节约测量成本。

本发明所采用的技术方案是：

提供一种高精度光矢量分析装置，包括线性扫频激光器、保偏分束器、第一干涉光路、第二干涉光路、参考光路、第一光电探测器、第二光电探测器、数据采集卡及计算机：

线性扫频激光器，用于输出波长周期性变化的扫频激光；

保偏分束器，将扫频激光分为三路，包括第一测量信号光、第二测量信号光和参考信号光，分别进入第一干涉光路、第二干涉路及参考光路；

第一干涉光路，用于使第一测量信号光经过待测器件后与参考信号光发生拍频干涉，产生拍频信号，经过分束后形成第一拍频信号和第二拍频信号；

第二干涉光路，用于使第二测量信号与第一测量信号的偏振方向垂直，且经过待测器件后与参考信号光发生拍频干涉，产生拍频信号，经过分束后形成第三拍频信号和第四拍频信号；

第一光电探测器，用于将第一拍频信号、第三拍频信号转化为电信号；

第二光电探测器，用于将第二拍频信号、第四拍频信号转化为电信号；

数据采集卡，用于对电信号进行数据采集；

计算机，用于对采集到的信号进行运算处理，解调出待测器件的琼斯矩阵，并计算得到待测器件的光学参数。

接上述技术方案，第一干涉光路包括顺次连接的第一延时线圈、光开关、待测器件、保偏耦合器及偏振分束器；保偏分束器与所述保偏耦合器之间还直接通过光纤连接成所述参考光路；

参考信号光在保偏耦合器处与第一测量信号发生拍频干涉，并经偏振分束器分束，形成相互垂直的第一拍频信号和第二拍频信号。