CN110174569B - 一种高速光电探测器相位响应一致性的测量装置 - Google Patents

一种高速光电探测器相位响应一致性的测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高速光电探测器相位响应一致性的测量装置及方法。该测量装置包括窄线宽激光器，强度型电光调制器，单模光纤耦合器，可调光衰减器，电动光纤延迟线，待测高速光电探测器，射频开关和矢量网络分析仪。本发明利用微波光子技术，通过电光调制器将微波信号加载到光波上，利用可调光衰减器和电动光纤延迟线将待测的多条链路之间的延迟进行精准匹配，利用矢量网络分析仪分析微波信号的位相变化来实现高速光电探测器相位响应一致性的测量。本发明的测量方法具有极佳的抗环境干扰能力，操作简单，无需复杂的数学计算，测量速度快，测量精度高，并且不受环境因素影响等优点非常适合于工业现场测量。

Description

一种高速光电探测器相位响应一致性的测量装置
技术领域
本发明涉及高速光电探测器参数测量领域，尤其涉及的是一种高速光电探测器相位响应一致性的测量装置。
背景技术
高速光电探测器相位响应一致性是该器件参数测量技术的重要研究方向，目前还只能通过光偏振测试仪来测量单个高速光电探测器的光群时延，而无法得到多个高速光电探测器进行光电转换后微波信号的相位响应及相位响应一致性。本发明利用微波光子技术，通过电光调制器将微波信号加载到光波上，利用可调光衰减器和电动光纤延迟线将待测的多条链路之间的延迟进行精准匹配，利用矢量网络分析仪分析微波信号的位相变化来实现高速光电探测器相位响应一致性的测量，具有测量速度快，测量精度高，并且不受环境因素影响等优点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：对多个高速光电探测器进行光电转换后微波信号的相位响应及相位响应一致性进行测量，提供了一种高速光电探测器相位响应一致性的测量方法。本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括：包括窄线宽激光器、强度型电光调制器、单模光纤耦合器、可调光衰减器、电动光纤延迟线、待测高速光电探测器、射频开关和矢量网络分析仪；所述窄线宽激光器发出单色偏振光入射到所述强度型电光调制器，所述矢量网络分析仪的输出端输出扫频的微波射频信号进入所述电光调制器；所述强度型电光调制器将微波射频信号加载到光波上而输出光载微波信号，所述光载微波信号从所述强度型电光调制器输出后经所述单模光纤耦合器后分成两路微波光子链路，分别为微波光子链路A和微波光子链路B；所述微波光子链路A路光依次经过所述可调光衰减器、所述电动光纤延迟线和所述待测高速光电探测器后通过所述射频开关的选通进入所述矢量网络分析仪的接收端；所述微波光子链路B路光依次经过所述可调光衰减器、所述电动光纤延迟线和所述待测高速光电探测器后通过所述射频开关的选通进入所述矢量网络分析仪的接收端。
所述强度型电光调制器的调制信号由所述网络矢量分析仪提供；所述装置还包括调制器偏置电压控制电路，用以为所述强度型电光调制器提供直流偏置信号。
所述强度型电光调制器的输入端为保偏光纤，频率响应范围与所述待测高速光电探测器测试频率范围相匹配。
所述单模光纤耦合器的输入输出端为单模光纤，输出端的光纤端口数与所述待测高速光电探测器的数量相匹配。
所述可调光衰减器用以对两个微波光子链路的光强进行调节，使进入两待测高速光电探测器的光功率相等。
所述电动光纤延迟线用以对两个微波光子链路的延时进行调节，使得两链路在某一个微波频率点相位相同。
所述射频开关用以分时选通一路微波光子链路，将信号送至所述矢量网络分析仪测量该微波光子链路的相频响应。
所述矢量网络分析仪用以采集微波光子链路A和B的相位信息；所述装置还包括计算机，用以将所述矢量网络分析仪输出数据进行分析处理，从而得到所述待测高速光电探测器的相位响应一致性。
采用如上所述的一种高速光电探测器相位响应一致性的测量装置的进行测量的方法包括以下步骤：
(1)通过所述可调光衰减器调节微波光子链路A和微波光子链路B的光强，使进入两所述待测高速光电探测器的光功率相等；
(2)通过所述电动光纤延迟线调节微波光子链路A和微波光子链路B的延时，使得两链路在某一个微波频率点相位相同；
(3)将射频开关连接待测高速光电探测器，用矢量网络分析仪测量该微波光子链路A在不同微波信号频率下的相位响应H1。
(4)将射频开关连接待测高速光电探测器，用矢量网络分析仪测量该微波光子链路B在不同微波信号频率下的相位响应H2。
(5)将得到的两个相位响应曲线H1和H2相减，便得到两个待测高速光电探测器相位一致性。
采用如上所述的一种高速光电探测器相位响应一致性的测量装置的进行测量的方法的还可包括以下步骤：
(1)通过所述可调光衰减器调节微波光子链路A和微波光子链路B的光强，使进入两所述待测高速光电探测器的光功率相等；
(2)通过所述电动光纤延迟线调节微波光子链路A和微波光子链路B的延时，使得两链路在某一个微波频率点相位相同；
(3)通过所述射频开关选通一路微波光子链路，通过所述矢量网络分析仪来测量该微波光子链路的相频响应并对该响应曲线进行归零处理；
(4)通过所述射频开关选通另一路微波光子链路，通过所述矢量网络分析仪来测量该微波光子链路的相频响应，该相频响应即为两个待测高速光电探测器相位一致性。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明的测量方法具有极佳的抗环境干扰能力，操作简单，无需复杂的数学计算，非常适合于工业现场测量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，该测量装置包括窄线宽激光器101，强度型电光调制器102，单模光纤耦合器103，可调光衰减器104和105，电动光纤延迟线106和107，待测高速光电探测器108和109，射频开关201，调制器偏置电压控制电路202，矢量网络分析仪203和计算机204。
其中主要光电器件参数选择如下：
1.窄线宽激光器101的输出功率应大于20mW，消光比大于20dB。
2.光器件的工作波长应当与待测光纤工作波长相吻合。
3.可调光衰减器的光功率调节精度应小于0.3dBm，调谐范围应大于5dBm。
4.电动延迟线的延迟补偿精度应小于1ps，延迟补偿范围应大于100ps。
测量装置的工作过程如下：
所述的窄线宽激光器101发出的单色偏振光入射进强度型电光调制器102。矢量网络分析仪203的1端口输出一扫频的微波信号进入电光调制器102。带有微波信号的光载波从调制器输出后经过单模光纤耦合器103后分成两路光，分别光路A和光路B。从单模光纤耦合器103输出的A路光分别经过可调光衰减器104，电动光纤延迟线106和待测高速光电探测器108后通过射频开关201的选通进入矢量网络分析仪203的接收端2端口。从单模光纤耦合器103输出的B路光分别经过可调光衰减器105，电动光纤延迟线107和待测高速光电探测器109后通过射频开关201的选通进入矢量网络分析仪203的接收端2端口。光路A和窄线宽激光器101及强度型电光调制器102构成微波光子链路A，光路B和窄线宽激光器101及强度型电光调制器102构成微波光子链路B。微波光子链路A和B的相位信息利用矢量网络分析仪203进行采集并将数据传送到计算机204进行分析，从而得到待测高速光电探测器108和109的相位响应一致性。
强度型电光调制器102的调制信号由网络矢量分析仪203提供；还包括调制器偏置电压控制电路202，用以为强度型电光调制器102提供直流偏置信号。
强度型电光调制器102的输入端为保偏光纤，频率响应范围与待测高速光电探测器测试频率范围一致或更高。
单模光纤耦合器103的输入输出端为单模光纤，输出端的光纤端口数与所述待测高速光电探测器的数量一致。
可调光衰减器104和105用以对两个微波光子链路的光强进行调节，使进入两待测高速光电探测器的光功率相等。
电动光纤延迟线106和107用以对两个微波光子链路的延时进行调节，使得两链路在某一个微波频率点相位相同。
射频开关201用以分时选通一路微波光子链路，将信号送至所述矢量网络分析仪测量该微波光子链路的相频响应。
矢量网络分析仪203用以采集微波光子链路A和B的相位信息，计算机204用以接收矢量网络分析仪203输出数据并进行分析，从而得到所述待测高速光电探测器108和109的相位响应一致性。
采用一种高速光电探测器相位响应一致性的测量装置的方法，包含以下步骤：
(1)通过可调光衰减器104和105调节微波光子链路A和微波光子链路B的光强，使进入两待测高速光电探测器的光功率相等。
(2)通过电动光纤延迟线106和107调节微波光子链路A和微波光子链路B的延时，使得两链路在某一个微波频率点相位相同。
(3)将射频开关201连接待测高速光电探测器108，用矢量网络分析仪203测量该微波光子链路A在不同微波信号频率下的相位响应H1。
(4)将射频开关201连接待测高速光电探测器109，用矢量网络分析仪203测量该微波光子链路B在不同微波信号频率下的相位响应H2。
(5)将得到的两个相位响应曲线H1和H2相减，便得到两个待测高速光电探测器相位一致性。
此外，也可采用如下所述方法：
(1)通过所述可调光衰减器104和105调节微波光子链路A和微波光子链路B的光强，使进入两所述待测高速光电探测器的光功率相等；
(2)通过所述电动光纤延迟线106和107调节微波光子链路A和微波光子链路B的延时，使得两链路在某一个微波频率点相位相同；
(3)通过所述射频开关201选通一路微波光子链路，通过所述矢量网络分析仪来测量该微波光子链路的相频响应并对该响应曲线进行归零处理
(4)通过所述射频开关201选通另一路微波光子链路，通过所述矢量网络分析仪来测量该微波光子链路的相频响应，该相频响应即为两个待测高速光电探测器相位一致性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高速光电探测器相位响应一致性的测量装置，其特征在于：包括窄线宽激光器、强度型电光调制器、单模光纤耦合器、可调光衰减器、电动光纤延迟线、待测高速光电探测器、射频开关和矢量网络分析仪；所述窄线宽激光器发出单色偏振光入射所述强度型电光调制器，所述矢量网络分析仪的输出端输出扫频的微波射频信号进入所述电光调制器；所述强度型电光调制器将微波射频信号加载到光波上而输出光载微波信号，所述光载微波信号从所述强度型电光调制器输出后经所述单模光纤耦合器后分成两路微波光子链路，分别为微波光子链路A和微波光子链路B；所述微波光子链路A路光依次经过所述可调光衰减器、所述电动光纤延迟线和所述待测高速光电探测器后通过所述射频开关的选通进入所述矢量网络分析仪的接收端；所述微波光子链路B路光依次经过所述可调光衰减器、所述电动光纤延迟线和所述待测高速光电探测器后通过所述射频开关的选通进入所述矢量网络分析仪的接收端；
测量相位响应一致性具有两种方式；
第一种方式包括以下步骤：
(1)通过所述可调光衰减器调节微波光子链路A和微波光子链路B的光强，使进入两所述待测高速光电探测器的光功率相等；
(2)通过所述电动光纤延迟线调节微波光子链路A和微波光子链路B的延时，使得两链路在某一个微波频率点相位相同；
(3)将射频开关连接待测高速光电探测器，用矢量网络分析仪测量该微波光子链路A在不同微波信号频率下的相位响应H1；
(4)将射频开关连接待测高速光电探测器，用矢量网络分析仪测量该微波光子链路B在不同微波信号频率下的相位响应H2；
(5)将得到的两个相位响应曲线H1和H2相减，便得到两个待测高速光电探测器相位一致性；
第二种方式包括以下步骤：
(1)通过所述可调光衰减器调节微波光子链路A和微波光子链路B的光强，使进入两所述待测高速光电探测器的光功率相等；
(2)通过所述电动光纤延迟线调节微波光子链路A和微波光子链路B的延时，使得两链路在某一个微波频率点相位相同；
(3)通过所述射频开关选通一路微波光子链路，通过所述矢量网络分析仪来测量该微波光子链路的相频响应并对该响应曲线进行归零处理；
(4)通过所述射频开关选通另一路微波光子链路，通过所述矢量网络分析仪来测量该微波光子链路的相频响应，该相频响应即为两个待测高速光电探测器相位一致性。
2.如权利要求1所述的一种高速光电探测器相位响应一致性的测量装置，其特征在于：所述强度型电光调制器的调制信号由所述网络矢量分析仪提供；所述装置还包括调制器偏置电压控制电路，用以为所述强度型电光调制器提供直流偏置信号。
3.如权利要求1所述的一种高速光电探测器相位响应一致性的测量装置，其特征在于：所述强度型电光调制器的输入端为保偏光纤，频率响应范围与所述待测高速光电探测器测试频率范围相匹配。
4.如权利要求1所述的一种高速光电探测器相位响应一致性的测量装置，其特征在于：所述单模光纤耦合器的输入输出端为单模光纤，输出端的光纤端口数与所述待测高速光电探测器的数量相匹配。
5.如权利要求1所述的一种高速光电探测器相位响应一致性的测量装置，其特征在于：所述可调光衰减器用以对两个微波光子链路的光强进行调节，使进入两待测高速光电探测器的光功率相等。
6.如权利要求1所述的一种高速光电探测器相位响应一致性的测量装置，其特征在于：所述电动光纤延迟线用以对两个微波光子链路的延时进行调节，使得两链路在某一个微波频率点相位相同。
7.如权利要求1所述的一种高速光电探测器相位响应一致性的测量装置，其特征在于：所述射频开关用以分时选通一路微波光子链路，将信号送至所述矢量网络分析仪测量该微波光子链路的相频响应。
8.如权利要求1所述的一种高速光电探测器相位响应一致性的测量装置，其特征在于：所述矢量网络分析仪用以采集微波光子链路A和B的相位信息；所述装置还包括计算机，用以将所述矢量网络分析仪输出数据传送到计算机进行分析处理，从而得到所述待测高速光电探测器的相位响应一致性。
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