CN109687902A - 一种光电电光器件的关键参数提取装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于微波技术和光电子技术领域，尤其涉及用于光网络参数综合测试仪的一种光电电光器件的关键参数提取装置；所述提取装置用于通过物理接口连接光网络参数综合测试仪，从而提取出待测光电/电光器件的关键参数，并在所述光网络参数综合测试仪中以图像界面显示；所述装置包括控制及数据处理电路板、第一激光器、第二激光器、第一光开关、第一光分路器、可调谐光衰减器、第二光开关、第二光分路器、以及标准探测器；通过采用本发明提出的参数提取装置，可以方便用户快速完成测试工作，并提取出更全面的待测光电/电光器件的关键参数。

Description

一种光电电光器件的关键参数提取装置

技术领域

本发明涉及微波技术和光电子技术领域，尤其涉及用于光网络参数综合测试仪的一种光电/电光器件的关键参数提取装置。

背景技术

光网络参数综合测试仪是带有经过标校的标准光发射单元和光接收单元的矢量网络分析仪，可对光电转换器件和电光转换器件端口网络的复数散射参数进行测量，并以扫频的方式给出各散射参数的幅度、相位的频率特性。

可采用光网络参数综合测试仪进行测试的光电/电光器件主要包括光电探测器和电光调制器；这些典型的光电/电光器件的生产者和使用者通常需要掌握这些器件对不同微波频率的幅度和相位的响应特性，以评价该器件的优劣，光网络参数综合测试仪可以很好的完成这种特性的测试；但是对于光电/电光器件的其他关键参数，比如电光调制器的光插损、半波电压，光电探测器的响应度、饱和光功率等指标，光网络参数综合测试仪却无能为力。

由于电光调制器的光插损和半波电压指标，以及光电探测器的响应度和饱和光功率指标，对于电光调制器和光电探测器的使用者及生产者来说，也是非常重要的，是必须掌握的关键参数；因此对于电光调制器和光电探测器的使用者及生产者来说，在使用光网络参数综合测试仪时，如果在获得器件的频率响应特性的同时，也能获得反映器件其他性能的关键参数，将会显得非常有意义。

发明内容

为了解决现有的光网络参数综合测试仪仅能测试光电/电光器件的频率响应特性，无法测试其他关键参数的问题，本发明提出了一种与光网络参数综合测试仪配套使用的光电/电光器件关键参数提取装置。

本发明的一种光电/电光器件的关键参数提取装置；所述提取装置用于通过物理接口连接光网络参数综合测试仪，从而提取出待测光电/电光器件的关键参数，并在所述光网络参数综合测试仪中以图像界面显示；所述装置包括控制及数据处理电路板、第一激光器、第二激光器、第一光开关、第一光分路器、可调谐光衰减器、第二光开关、第二光分路器、以及标准探测器；所述控制及数据处理电路板通过电通道分别单向连接第一光开关、可调谐光衰减器、第二光开关、第二光分路器；所述控制及数据处理电路板通过电通道分别双向连接标准探测器、待测光电器件和待测电光器件；所述第一激光器和第二激光器各自通过光通道顺次连接第一光开关、可调谐振光衰减器、第二光开关以及标准探测器；所述第一光分路器通过第一光输出接口连接待测电光器件，所述第二光分路器通过第二光输出接口连接待测光电器件；所述光网络参数综合测试仪的光输入口通过电通道连接所述第二光开关，待测电光器件通过电通道连接所述光网络参数综合测试仪的光输出口；所述光网络参数综合测试仪的射频输入口通过微波通道连接待测电光器件，待测光电器件通过微波通道连接所述光网络参数综合测试仪的射频输出口。

进一步的，所述第一激光器和第二激光器均用于提供连续的光载波，供电光器件和光电器件的测试使用；第一光开关用于实现第一激光器和第二激光器的选择输出；

所述第一光分路器用于将来自第一光开关的光等分为两路输出；

所述可调谐光衰减器用于根据控制及数据处理电路板提供的控制信号，对输入其内的光信号的衰减量的控制；

所述第二光开关用于对来自可调谐光衰减器的光和来自第一光输入接口的光进行选择输出；

所述第二光分路器用于将来自第二光开关的光等分为两路输出。

所述标准探测器用于反映第二光分路器输出的光功率；

所述控制及数据处理电路板，用于为可调谐光衰减器、第一光开关和第二光开关提供控制信号；为标准探测器和待测光电器件提供反向偏压，读取标准探测器和待测光电器件的输出光电流，并存储和处理相关数据；以及根据检测到的待测电光器件反馈信号为待测电光器件提供稳定的偏压控制。

优选的，所述第一激光器和第二激光器分别对应为1550nm激光器和1310nm激光器。

优选的，所述第一分路器与第一光输出接口、第二光分路器与第二光输出接口以及第二光开关与第一光输入接口之间均采用FC/APC型光连接器连接。

优选的，所述第一光开关、可调谐光衰减、第二光开关和标准探测器的引针通过排线的方式与控制及数据处理电路板焊接。

优选的，所述第一光分路器、可调谐光衰减器、第二光开关、第二光分路器以及标准探测器的输入/输出光纤均按单模光纤的方式直接熔接。

优选的，待测电光器件和待测光电器件各自对应通过第一电接口和第二电接口，分别与控制及数据处理电路板之间通过排线连接。

本发明的有益效果：

光网络参数综合测试仪用光电/电光器件关键参数提取装置具有以下优点和积极效果：

1)本发明在使用光网络参数综合测试仪对光电/电光器件进行测试时，需要给待测光电探测器提供一个+5V～+12V的反向偏压，从而给待测电光调制器提供自动偏压控制，能够确保稳定的工作在正交点；本发明所提出的光电/电光器件关键参数提取装置通过USB接口从光网络参数综合测试仪取电，通过该装置内部的控制及数据处理电路板为光电探测器提供所需的偏压，为电光调制器提供稳定的偏压自动控制；即可以为用户提供更加快速、便捷的测试体验。

2)本发明可采用光网络参数综合测试仪进行测试的光电/电光器件主要包括光电探测器和电光调制器；这些典型的光电/电光器件的生产者和使用者在使用光网络参数综合测试仪进行测试时，除了希望掌握这些器件的频率响应特性，还希望获得电光调制器的光插损、半波电压，光电探测器的响应度、饱和光功率等关键参数；本发明所提出的关键参数提取装置，可以很好的自动完成这些关键参数的测试，

3)本发明针对光通信所常用的波段，尤其是1550nm波段和1310nm波段，能够为自动为用户提供不同波段的测试结果。

附图说明

图1为本发明光网络参数综合测试仪用光电/电光器件关键参数提取装置的组成结构示意图；

图2为本发明电光调制器关键参数提取的测试示意图；

图3为本发明光电探测器关键参数提取的测试示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

将本发明所提出的这种装置，与光网络参数综合测试仪连接后；借助该装置内部集成的相关器件可以自动完成对光电器件和电光器件关键参数的测量，并通过物理接口将测量数据上传至光网络参数综合测试仪，最后在光网络参数综合测试仪的显示屏上以图形界面的形式显示给用户；而且本发明所提出的用户可以自动完成器件在不同波段的性能测试，方便用户更加全面的掌握被测器件的各项性能。

在测试时，光电器件是需要一个+5V～+12V的反向偏压的，电光器件是需要进行偏压自动控制，才能保证其稳定工作的；本发明所提出的光电/电光器件关键参数提取装置通过USB接口从光网络参数综合测试仪取电，通过该装置内部的控制及数据处理电路板为光电器件提供所需的偏压，为电光器件提供稳定的偏压自动控制，方便用户更加快速、便捷的完成器件的测试。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例中，电光器件采用电光调制器，光电器件采用光电探测器，并本实施例结合具体参数对本发明进行进一步的描述；本发明公开了一种与光网络参数综合测试仪配套使用的光电/电光器件关键参数提取装置，如图1所示；该装置有3个光接口、2个电接口和1个USB接口；具体对应为第一光输入接口、第一光输出接口以及第二光输出接口；第一电接口、第二电接口和物理接口；

其中，第一光输入接口光网络参数综合测试仪的光输出口相连，第一光输入接口与待测电光调制器的光输入接口相连，第二光输入接口与待测光电探测器的光输入接口相连，第一电接口与待测电光调制器的电接口相连，第二电接口与待测光电探测器的电接口相连，USB接口与光网络参数综合测试仪的USB接口相连。

该发明装置共包括以下几个部分：第一激光器、第二激光器、第一光开关、第一分路器、可调谐光衰减器、第二光开关、第二分路器、标准探测器、控制及数据处理电路板等；各部分的功能如下：

(1)第一激光器为半导体激光器，用于提供连续的光载波，一方面供电光调制器的测试使用，另一方面也供光电探测器的测试使用。

(2)第二激光器为半导体激光器，用于提供连续的光载波，一方面供电光调制器的测试使用，另一方面也供光电探测器的测试使用。

(3)第一光开关为MEMS低速光开关，用于实现1550nm激光和1310nm激光的选择输出。

(4)第一分路器为熔融拉锥型光纤分路器，将来自第一光开关的光1:1的等分为两路输出。

(5)可调谐光衰减器为MEMS型光衰减器，由控制及数据处理电路板提供控制信号，实现对输入其内的光信号的衰减量的控制。

(6)第二光开关为MEMS低速光开关，用于实现来自可调谐光衰减器的光和来自第一光输入接口的光的选择输出。

(7)第二分路器为熔融拉锥型光纤分路器，将来自第二光开关的光1:1的等分为两路输出。

(8)标准探测器为经过标校的低速探测器，通过该探测器输出的光电流可以反映第二分路器输出的光功率。

(9)控制及数据处理电路板，通过USB接口从光网络参数综合测试仪取电；并完成以下任务：

①为可调谐光衰减器、第一光开关和第二光开关提供控制信号；

②为标准探测器和待测光电探测器提供反向偏压；

③读取标准探测器和待测光电探测器的输出光电流，并存储和处理相关数据；

④根据检测到的待测电光调制器反馈信号为待测电光调制器提供稳定的偏压控制。

实施例3

在前面实施例的基础上，本实施例的第一激光器在采用1550nm激光器，第二激光器采用1310nm激光器时，当对光电探测器进行测试时，控制及数据处理电路板首先控制第二光开关接通第一光输入接口，将来自光网络参数综合测试仪光输出口的光通过第二分路器后引入待测光电探测器，待测光电探测器的射频输出接口与光网络参数综合测试仪的射频输入口连接。参数提取装置的第二电接口与待测光电探测器的供电引针相连，为其提供+5V～+12V的反偏电压，这样光网络参数综合测试仪就可直接对待测光电探测器的频率响应特性进行测试。频率响应特性测试完毕后，控制及数据处理电路板将向可调谐光衰减器提供控制信号，控制其衰减量由大到小变化，这样，根据标准探测器输出的光电流就可以标校输入待测光电探测器的光功率P；待测光电探测器输出的光电流I_D将随其输入光功率发生变化，如图3所示；根据所测参数点，可拟合一条直线，该直线的斜率即为待测光电探测器的响应度；所测参数点偏离直线1dB处所对应的光功率即为待测光电探测器的饱和光功率。

测试完光电探测器在1550nm波段的性能和关键参数的测试后，控制及数据处理电路板将控制第一光开关切换到1310nm激光器，按照如上所述的过程完成光电探测器在1310nm波段的性能及关键参数的测试。

实施例4

本实施例主要对光网络参数综合测试仪用光电/电光器件关键参数提取装置的工作原理进行描述，如下：

当对电光调制器进行测试时，参数提取装置中的控制及数据处理电路板控制第一光开关首先选通1550nm激光器，其发射的连续光经过第一光输入接口进入待测电光调制器，待测调制器的光输出接口连接光网络参数综合测试仪的光输入口，待测调制器的射频输入接口连接光网络参数综合测试仪的射频输出接口，待测调制器的偏压控制和探测引针与参数提取装置的第一电接口相连；控制及数据处理电路板根据检测到的待测电光调制器反馈信号为待测电光调制器提供稳定的偏压控制，使待测电光调制器始终稳定的工作在正交点上，以方便光网络参数综合测试仪对待测电光调制器的频率响应特性进行测试。频率响应特性测试完毕后，控制及数据处理电路板将向待测电光调制器施加从0V到12V变化的偏置电压，通过监测电光调制器的反馈电流信号可绘制如图2所示的曲线，通过读取反馈电流的临近两个半峰值点所对应的电压差就可得到待测电光调制器的半波电压Vπ。图2中峰值点所对应的电流IP乘以与激光器的输出光功率、链路中的光插损和反馈电流的转换效率等相关的系数Δ，可以计算出待测电光调制器的光插损L。

作为一种可选方式，光网络参数综合测试仪用光电/电光器件关键参数提取装置共有3个光接口、2个电接口和1个USB接口；3个光接口均为FC型光法兰盘，2个电接口为夹持被测电光光电器件引针的插座，1个USB接口为支持USB3.0协议的USB插座。

在光网络参数综合测试仪用光电/电光器件关键参数提取装置内部，因为待测的电光调制器为偏振敏感器件，所以要求1550nm激光器、1310nm激光器、第一光开关、第一分路器的输入/输出光纤均为保偏光纤；也就是说，这些器件的尾纤之间相互熔接时必须采用保偏熔接机进行熔接以确保偏振态保持一致。第一分路器、可调谐光衰减器、第二光开关、第二分路器和标准探测器的输入/输出光纤可按单模光纤的方式直接熔接。第一分路器与第一光输入接口、第二分路器与第二光输入接口、第二光开关与第一光输入接口之间采用FC/APC型光连接器连接。第一光开关、可调谐光衰减、第二光开关和标准探测器的引针通过排线的方式与控制及数据处理电路板焊接在一起。第一电接口和第二电接口与控制及数据处理电路板之间通过排线连接在一起。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

以上所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光电/电光器件的关键参数提取装置；其特征在于，所述提取装置用于通过物理接口连接光网络参数综合测试仪，从而提取出待测光电/电光器件的关键参数，并在所述光网络参数综合测试仪中以图像界面显示；所述装置包括控制及数据处理电路板、第一激光器、第二激光器、第一光开关、第一光分路器、可调谐光衰减器、第二光开关、第二光分路器、以及标准探测器；所述控制及数据处理电路板通过电通道分别单向连接第一光开关、可调谐光衰减器、第二光开关、第二光分路器；所述控制及数据处理电路板通过电通道分别双向连接标准探测器、待测光电器件和待测电光器件；所述第一激光器和第二激光器各自通过光通道顺次连接第一光开关、可调谐振光衰减器、第二光开关以及标准探测器；所述第一光分路器通过第一光输出接口连接待测电光器件，所述第二光分路器通过第二光输出接口连接待测光电器件；所述光网络参数综合测试仪的光输入口通过电通道连接所述第二光开关，待测电光器件通过电通道连接所述光网络参数综合测试仪的光输出口；所述光网络参数综合测试仪的射频输入口通过微波通道连接待测电光器件，待测光电器件通过微波通道连接所述光网络参数综合测试仪的射频输出口。

2.根据权利要求1所述的一种光电/电光器件的关键参数提取装置，其特征在于，

所述第一激光器和第二激光器均用于提供连续的光载波，供电光器件和光电器件的测试使用；

所述第一光开关用于实现对第一激光器和第二激光器的选择输出；

所述第一光分路器用于将来自第一光开关的光等分为两路输出；

所述可调谐光衰减器用于根据控制及数据处理电路板提供的控制信号，对输入其内的光信号的衰减量的控制；

所述第二光开关用于对来自可调谐光衰减器的光和来自第一光输入接口的光进行选择输出；

所述第二光分路器用于将来自第二光开关的光等分为两路输出；

所述标准探测器用于反映第二光分路器输出的光功率；

所述控制及数据处理电路板，用于为可调谐光衰减器、第一光开关和第二光开关提供控制信号；为标准探测器和待测光电器件提供反向偏压，读取标准探测器和待测光电器件的输出光电流，并存储和处理相关数据；以及根据检测到的待测电光器件反馈信号为待测电光器件提供稳定的偏压控制。

3.根据权利要求1所述的一种光电/电光器件的关键参数提取装置，其特征在于，所述第一激光器和第二激光器分别对应为1550nm激光器和1310nm激光器。

4.根据权利要求1所述的一种光电/电光器件的关键参数提取装置，其特征在于，所述第一分路器与第一光输出接口、第二光分路器与第二光输出接口以及第二光开关与第一光输入接口之间均采用FC/APC型光连接器连接。

5.根据权利要求1所述的一种光电/电光器件的关键参数提取装置，其特征在于，所述第一光开关、可调谐光衰减、第二光开关和标准探测器的引针通过排线的方式分别与控制及数据处理电路板焊接。

6.根据权利要求1所述的一种光电/电光器件的关键参数提取装置，其特征在于，所述第一光分路器、可调谐光衰减器、第二光开关、第二光分路器以及标准探测器的输入/输出光纤均按单模光纤的方式直接熔接。

7.根据权利要求1所述的一种光电/电光器件的关键参数提取装置，其特征在于，待测电光器件和待测光电器件各自对应通过第一电接口和第二电接口，分别与控制及数据处理电路板之间通过排线连接。