CN109990822A - 一种光电探测模块的频率响应标定装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了光电探测模块的频率响应标定装置及方法。光电探测模块的频率响应标定装置，包括：电压检测模块，用于测量光电探测模块的输出电压；可调谐光源，用于输出不同波长范围内的光至光电探测模块；可调稳压源，用于控制光电探测模块的偏置电压；在特定波长λ0和特定偏置电压V0下，记录光电探测模块的输出电压U0且测量光电探测模块随调制频率的频率响应Sf；分别调节可调谐光源和可调稳压源，记录在特定偏置电压V0和不同光波长下光电探测模块的输出电压Uλ，及特定波长λ0和不同偏置电压下光电探测模块的输出电压UV；通过Uλ与U0求商，得到波长响应度校准因子；通过UV与U0求商，得到偏置电压校准因子，进而得到不同光波长、不同偏置电压、不同调制频率下的频率响应参数。

Description

一种光电探测模块的频率响应标定装置及方法
技术领域
本公开属于光电检测领域，尤其涉及一种光电探测模块的频率响应标定装置及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
光电探测模块作为光波元件分析仪中的关键模块，可将调制光信号转换成射频信号，进而进行被测件频响特性的测量。由于光电探测模块作为测试链路的一部分，因此，在计算被测光器件S参数时需要将光电探测模块的影响去除掉，光电探测模块的影响可以用其频率响应参数表征。然而光电探测模块在不同光波长、不同调制频率、不同偏置电压下的影响是不同的，为实现精确测量，需要针对测试条件进行光电探测模块相应影响的去除。
发明人发现，工程中，一般采用在不同维度上分别进行标定或采用线性插值计算的方法，一方面，大量的标定影响了标定效率，另一方面，由于光电探测模块的非线性特征，采用线性插值的方法降低了仪器的测量精度，无法满足光波元件分析仪快速、精准标定需求。
发明内容
为了解决上述问题，本公开的第一个方面提供一种光电探测模块的频率响应标定装置，其能够提高光电探测模块的标定效率以及测量精度。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
一种光电探测模块的频率响应标定装置，包括：
电压检测模块，其用于测量光电探测模块的输出电压；
可调谐光源，其用于输出不同波长范围内的光至光电探测模块；
可调稳压源，其用于控制光电探测模块的偏置电压；
在特定波长λ0和特定偏置电压V0下，记录光电探测模块的输出电压U0且测量光电探测模块随调制频率的频率响应Sf；然后分别调节可调谐光源和可调稳压源，记录在特定偏置电压V0和不同光波长下光电探测模块的输出电压Uλ，以及特定波长λ0和不同偏置电压下光电探测模块的输出电压UV；通过Uλ与U0求商，得到波长响应度校准因子αλ；通过UV与U0求商，得到偏置电压校准因子βV；
将频率响应Sf、波长响应度校准因子αλ和偏置电压校准因子βV相乘，得到不同光波长、不同偏置电压、不同调制频率下的频率响应参数。
为了解决上述问题，本公开的第二个方面提供一种光电探测模块的频率响应标定方法，其能够提高光电探测模块的标定效率以及测量精度。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
一种光电探测模块的频率响应标定方法，包括：
在特定波长λ0和特定偏置电压V0下，测量光电探测模块的输出电压U0且测量光电探测模块随调制频率的频率响应Sf；
分别调节输入至光电探测模块中的光波长及偏置电压，测量在特定偏置电压V0和不同光波长下光电探测模块的输出电压Uλ，以及特定波长λ0和不同偏置电压下光电探测模块的输出电压UV；
通过Uλ与U0求商，得到波长响应度校准因子αλ；通过UV与U0求商，得到偏置电压校准因子βV；
将频率响应Sf、波长响应度校准因子αλ和偏置电压校准因子βV相乘，得到不同光波长、不同偏置电压、不同调制频率下的频率响应参数。
本公开的有益效果是：
本公开以特定波长、特定偏置电压为基础，测量光电探测模块随调制频率的频率响应变化，然后分别根据不同光波长、不同偏置电压下光电探测模块的输出电压，计算波长响应度校准因子、偏置电压校准因子，通过测量得出的频率响应、波长响应度校准因子、偏置电压校准因子三者相乘，即可精确得到不同光波长、不同偏置电压和不同调制频率下的频率响应参数，提高了光电探测模块的标定效率，提升了测量精度。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例提供的一种光电探测模块的频率响应标定装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
图1是本公开实施例提供的一种光电探测模块的频率响应标定装置结构示意图。
如图1所示，本实施例的一种光电探测模块的频率响应标定装置，包括：
电压检测模块，其用于测量光电探测模块的输出电压；
可调谐光源，其用于输出不同波长范围内的光至光电探测模块；
可调稳压源，其用于控制光电探测模块的偏置电压；
在特定光波长λ0及特定偏置电压V0下，记录光电探测模块的输出电压U0，测量光电探测模块随调制频率变化的频率响应Sf；其中，Sf的取值范围在Sfs至Sfe之间；
在特定偏置电压V0下，记录光电探测模块在不同光波长下(波长λa至λb范围内的)的输出电压Uλ，进而通过Uλ与U0求商，得到波长响应度校准因子αλ；其中，Uλ取值Ua至Ub；
在特定光波长λ0下，记录光电探测模块在不同偏置电压(偏置电压Vc至Vd范围)下的输出电压UV，进而通过UV与U0求商，得到偏置电压校准因子βV；其中，UV取值Uc至Ud；
将频率响应Sf、波长响应度校准因子αλ和偏置电压校准因子βV相乘，得到不同光波长、不同偏置电压、不同调制频率下的频率响应参数S。
S＝αλβVSf。
需要说明的，在本实施例中电压检测模块为电压表，本领域技术人员可以根据具体情况来选择电压检测模块的结构，比如电压互感器电路，在此不作详述。
作为一种可实施方式，在特定光波长及特定偏置电压下，采用标准的光波元件分析仪来测量光电探测模块随调制频率变化的频率响应。
可以理解的，在其他的实施例中，在特定光波长及特定偏置电压下，采用光外差法来测量光电探测模块随调制频率变化的频率响应。本领域技术人员可以根据具体工况自行设置，在此不作详述。
需要说明的是，可调谐光源和可调稳压源的结构均为现有结构，此处不再累述。
本实施例以特定波长、特定偏置电压为基础，测量光电探测模块随调制频率的频率响应变化，然后分别根据不同光波长、不同偏置电压下光电探测模块的输出电压，计算波长响应度校准因子、偏置电压校准因子，通过测量得出的频率响应、波长响应度校准因子、偏置电压校准因子三者相乘，即可精确得到不同光波长、不同偏置电压和不同调制频率下的频率响应参数，提高了光电探测模块的标定效率，提升了测量精度。
本实施例的光电探测模块的频率响应标定方法的具体过程为：
步骤1：在特定光波长λ0及特定偏置电压V0下，测量光电探测模块的输出电压U0及测量光电探测模块随调制频率变化的频率响应Sf；其中，Sf的取值范围在Sfs至Sfe之间。
步骤2：在特定偏置电压V0下，测量光电探测模块在不同光波长下(波长λa至λb范围内的)的输出电压Uλ，进而通过Uλ与U0求商，得到波长响应度校准因子αλ；其中，Uλ取值Ua至Ub。
在具体实施中，在特定偏置电压下，调节可调谐光源，测量光电探测模块在不同光波长下的输出电压Uλ。
步骤3：在特定光波长λ0下，测量光电探测模块在不同偏置电压(偏置电压Vc至Vd范围)下的输出电压UV，进而通过UV与U0求商，得到偏置电压校准因子βV；其中，UV取值Uc至Ud。
在具体实施中，在特定光波长下，调节可调稳压源，测量光电探测模块在不同偏置电压下的输出电压UV。
步骤4：将频率响应Sf、波长响应度校准因子αλ和偏置电压校准因子βV相乘，得到不同光波长、不同偏置电压、不同调制频率下的频率响应参数S。
S＝αλβVSf。
需要说明的，在本实施例中按照步骤1～步骤3的顺序执行操作。
可以理解的是，步骤1、步骤2和步骤3的顺序并不限定，本领域技术人员可以根据具体情况来选择步骤1、步骤2和步骤3的执行顺序，在此不作详述。
作为一种可实施方式，在特定光波长及特定偏置电压下，采用标准的光波元件分析仪来测量光电探测模块随调制频率变化的频率响应。
可以理解的是，在其他的实施例中，在特定光波长及特定偏置电压下，采用光外差法来测量光电探测模块随调制频率变化的频率响应。本领域技术人员可以根据具体工况自行设置，在此不作详述。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光电探测模块的频率响应标定装置，其特征在于，包括：
电压检测模块，其用于测量光电探测模块的输出电压；
可调谐光源，其用于输出不同波长范围内的光至光电探测模块；
可调稳压源，其用于控制光电探测模块的偏置电压；
在特定波长λ0和特定偏置电压V0下，记录光电探测模块的输出电压U0且测量光电探测模块随调制频率的频率响应Sf；然后分别调节可调谐光源和可调稳压源，记录在特定偏置电压V0和不同光波长下光电探测模块的输出电压Uλ，以及特定波长λ0和不同偏置电压下光电探测模块的输出电压UV；通过Uλ与U0求商，得到波长响应度校准因子αλ；通过UV与U0求商，得到偏置电压校准因子βV；
将频率响应Sf、波长响应度校准因子αλ和偏置电压校准因子βV相乘，得到不同光波长、不同偏置电压、不同调制频率下的频率响应参数。
2.如权利要求1所述的一种光电探测模块的频率响应标定装置，其特征在于，所述光电压检测模块为电压表。
3.如权利要求1所述的一种光电探测模块的频率响应标定装置，其特征在于，在特定光波长及特定偏置电压下，采用标准的光波元件分析仪来测量光电探测模块随调制频率变化的频率响应。
4.如权利要求1所述的一种光电探测模块的频率响应标定装置，其特征在于，在特定光波长及特定偏置电压下，采用光外差法来测量光电探测模块随调制频率变化的频率响应。
5.一种光电探测模块的频率响应标定方法，其特征在于，包括：
在特定波长λ0和特定偏置电压V0下，测量光电探测模块的输出电压U0且测量光电探测模块随调制频率的频率响应Sf；
分别调节输入至光电探测模块中的光波长及偏置电压，测量在特定偏置电压V0和不同光波长下光电探测模块的输出电压Uλ，以及特定波长λ0和不同偏置电压下光电探测模块的输出电压UV；
通过Uλ与U0求商，得到波长响应度校准因子αλ；通过UV与U0求商，得到偏置电压校准因子βV；
将频率响应Sf、波长响应度校准因子αλ和偏置电压校准因子βV相乘，得到不同光波长、不同偏置电压、不同调制频率下的频率响应参数。
6.如权利要求5所述的光电探测模块的频率响应标定方法，其特征在于，在特定光波长及特定偏置电压下，采用标准的光波元件分析仪来测量光电探测模块随调制频率变化的频率响应。
7.如权利要求5所述的光电探测模块的频率响应标定方法，其特征在于，在特定光波长及特定偏置电压下，采用光外差法来测量光电探测模块随调制频率变化的频率响应。
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