CN115656599A - 一种高频电光相位调制器半波电压测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高频电光调制器半波电压测量系统及方法，该系统包括，包括单频激光器、微波驱动信号源、电光调制器、色散分光模块、光束分隔器件、探测器阵列、信号采集模块和数据处理模块；微波驱动信号源与电光调制器相连，用于对电光调制器施加驱动电压；单频激光器产生单频激光输入至电光调制器，输出多频率复合光；多频率复合光通过色散分光模块后，将不同频率的边带光在空间上被分隔成间距为毫米量级的多个光束；再通过光束分隔器件将目标载光和±1级边带光分离开，并同时分别输入至探测器阵列中，并将光强信号转化为电信号输入至信号采集模块，输出采集的电压值；采集的电压值输入至数据处理模块，输出所述电光调制器的半波电压值。

Description

一种高频电光相位调制器半波电压测量系统及方法

技术领域

本发明涉及激光调制技术领域，具体是一种利用VIPA色散分光探测的高频电光调制器半波电压测量系统及方法。

背景技术

电光调制器(EOM)是将射频电信号加载在光信号上的电光相互作用的集成化器件，在光通信、微波光子学、光纤传感、量子信息技术等领域有广泛的应用。电光调制器基本原理为利用晶体电光效应工作的光学调制器，通过晶体折射率的变化引起光波特性变化，最终实现对输入光的相位、幅值、强度和偏振状态的控制。典型电光调制器为相位调制器，其通过对光学载波施加射频调制，进而在光频域内产生载波之外的等间隔边带，各边带之间的频率间隔等于调制信号的频率，且各边带功率大小符合既定的函数模型，代表了相位调制器的调制效率。半波电压是相位调制器最重要的参数之一，它表示相位调制器引起相位延迟为π时所对应的偏置电压的改变量，半波电压表征了相位调制器的调制效率和调制功耗，很大程度上决定相位调制器的性能。但由于半波电压大小会因环境变化存在漂移问题，同时对高速射频驱动信号，半波电压与具体的频率大小也相关，因此准确地获取高频电光调制器的半波电压存在较大难度。

目前常见的电光调制器半波电压的测量方法主要有三种，分别为倍频调制法、极值测量法和光谱分析法。倍频调制法的基本原理是同时加载直流电压和交流信号，当直流电压调到输出光强出现极值所对应的电压值时，输出的交流信号将出现倍频失真，出现倍频失真所对应的直流电压之差即为半波电压。测量方法比较精确，但倍频调制法对调节点要求高，难以捕捉到最佳状态，不适合来进行高频测量。极值测量法的基本原理是不在相位调制器上加载调制信号，只加载一个直流电压，当逐渐改变加载直流电压的大小时，可通过所设计的干涉仪光路的输出光强的大小来判断极值点，相邻极大值和极小值所对应的直流电压之差即为半波电压。这种测量方法相对比较简便，但对光源稳定性等系统因素要求高，使得这种方法的测量精度有限，此外还会有对光程差敏感和易受外界环境影响等缺点。基于萨格拉克效应光纤干涉仪的测量半波电压方法解决了光路光程差敏感不稳定的问题，由于两路光所经过的光程一样，所以系统稳定，但是该系统由于高不对称度而很难搭建，且该方法同样无法解决不同高频驱动时的半波电压的准确测量问题。光谱分析法的基本原理是利用正弦信号对待测相位调制器的光波进行调制，并将相位调制器的输出光信号输入到光谱分析仪进行谱分析，得到光波的边带和载波的相对强度，并且由相对强度的比值和调制深度之间的关系计算出相位调制器的半波电压。该方法可以在线测量不同高频驱动时的半波电压，但由于EOM高频驱动信号频率一般为1GHz～20GHz之间，传统的光谱探测方法利用光栅和棱镜等传统色散分光元件很难将各频率成分空间分开，频率分辨率低，测量半波电压的精度有限，系统需要进行比较复杂的标定。

发明内容

本发明提供一种高频电光调制器半波电压测量系统及方法，用于克服现有高频电光调制器不同驱动频率下半波电压准确测量的问题，同时首次将VIPA高色散分光器件应用到光谱法测半波电压中，提高了光谱分辨力和实时测量能力，具有较强的技术创新性和实用化价值。

本发明的技术方案具体如下：

一种高频电光相位调制器半波电压测量系统，包括单频激光器、微波驱动信号源、电光调制器、色散分光模块、光束分隔器件、探测器阵列、信号采集模块和数据处理模块；

所述色散分光模块包括激光准直器、柱透镜、虚拟成像相位阵列和聚焦透镜；

所述微波驱动信号源与电光调制器相连，用于对电光调制器施加驱动电压；

所述单频激光器产生单频激光作为激光源输入至电光调制器，单频激光经电光调制器输出由载波和边带组成的多频率复合光；所述多频率复合光依次通过色散分光模块中的激光准直器、柱透镜、虚拟成像相位阵列和聚焦透镜后，将不同频率的边带光在空间上被分隔成间距为毫米量级的多个光束；间距为毫米量级的多个光束通过光束分隔器件将目标载光和±1级边带光分离开，并同时分别输入至探测器阵列中，探测器阵列将光强信号转化为电信号输入至信号采集模块，输出采集的电压值；采集的电压值输入至数据处理模块，数据处理模块对采集的电压值及其对应的驱动电压进行处理修正后，输出在预设的驱动频率下所述电光调制器的半波电压值。

进一步的，所述虚拟成像相位阵列由两块相互平行的光学镀膜平板组成；靠近入射光的平板为前面板，所述前面板的底部设有窗口区域，窗口区域表面涂有增透膜，非窗口区域涂有反射率为100％的反射膜；远离入射光的平板为后面板，后面板涂有反射率为95％～98％的部分透射膜。

进一步的，所述虚拟成像相位阵列与入射光之间有入射角，入射光通过虚拟成像相位阵列的窗口区域射入，经过多次来回反射，在后面板的透射侧产生多个不同输出角度的平行光束；不同输出角度的平行光束通过聚焦透镜在空间上被分隔成间距为毫米量级的多个光束。

进一步的，所述聚焦透镜与所述光束分隔器件之间的距离为聚焦透镜的一倍焦距。

进一步的，所述光束分隔器件包括光阑和刀锋棱镜；间距为毫米量级的多个光束先经过光阑将不需要的光束遮挡，再通过一对刀锋棱镜将目标载光和±1级边带光完全分离开。所述刀锋棱镜的两个反射镜面交汇所形成的刀锋设置在靠近入射光一侧，用于将含有两种不同频率成分的光分离开。

本发明还提供了一种高频电光相位调制器半波电压测量方法，包括以下步骤：

步骤A、将待测相位调制器接于上述的一种高频电光相位调制器半波电压测量系统中；

步骤B、设定待测相位调制器的检测频率和检测波长，以及设定微波驱动信号源幅度值的频率值、幅值变化增长值；

步骤C、将步骤B设定的各幅度值所对应的微波调制信号经微波驱动信号源依次加载到待测相位调制器上，当载波光强减小到0停止加载，得到每个微波调制信号调制下载波与±1级边带的光强值；通过计算得到±1级边带光强相对于载波光强的调制比例并对数据进行修正，拟合得出载波与修正后±1级边带光强相等时的EOM调制信号幅值V_±1；利用调制信号幅值与相移之间的正比例关系，计算输出在步骤B设定的微波驱动频率下所述待测电光调制器的半波电压。

进一步的，步骤A中将待测相位调制器接于所述半波电压测量系统中，具体为：将待测相位调制器的激光信号输入端口通过光纤与单频激光器接通以输入激光信号；待测相位调制器的射频接口通过电缆与微波驱动信号源的输出端口连接以接收调制信号；待测相位调制器的激光信号输出端口通过光纤与激光准直器的输入端口连接以输出准直后的光信号进入色散分光模块。

进一步的，步骤C中将步骤B设定的各幅度值所对应的微波调制信号经微波驱动信号源依次加载到待测相位调制器上，当载波光强减小到0停止加载，得到每个微波调制信号调制下载波与±1级边带的光强值；通过计算得到±1级边带光强相对于载波光强的相对调制比例并对数据进行修正，拟合得出载波与修正后±1级边带光强相等时EOM的调制信号幅值V_±1，具体为：

在计算处理模块中，控制微波驱动信号源的幅值从0开始以固定步长增大，同时获取驱动信号幅值以及对应的载波和±1级光强度信号，根据+1与-1级光的强度比值，确定+1级边带光与-1级边带光的相对调制比例k₁，推导出+1级光、-1级光相对载波的调制比例k₀、k₂的值，利用相对调制比例对±1级光进行补偿修正；

将修正后的+1级光与载波强度相除，获得比值与调制电压的对应关系，当强度比为P′₊₁/P₀＝1，记录此时的驱动电压值V₊₁，同时使用-1级光对测量结果进行验证，将修正后的-1级光与载波强度同样作拟合求得驱动电压值V_-1。

进一步的，步骤C中，选取的测量点为0级光与1级光强度相等的位置，此处的相移量m＝1.4347；输出的所述待测电光调制器的半波电压为

V_π＝π/1.4347·(V₊₁+V_-1)/2。

进一步的，步骤C中，若0级光与1级光强度相等不止一处，有多组值{V_+1，i，i＝1，2，…}，{V_-1，j，j＝1，2，…}，选取V₊₁与V_-1之间的绝对误差的绝对值最小的一对值，即min{|V_+1，i-V_-1，j|}作为驱动电压值V_±1。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种高频电光相位调制器半波电压测量系统，通过将EOM调制输出光的载波和边带利用VIPA高色散元件在空间中进行分光并直接光强探测，对探测结果进行采集和计算处理，可实现对高速EOM半波电压的实时准确测量，以及在不同驱动频率下实现半波电压的标定。本发明所涉及的激光测量技术可快速、准确、实时测量高频EOM不同调制频率时的半波电压，对光电调制技术和微波光子学领域具有重要工程实用价值。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是利用VIPA色散分光探测的高频电光调制器半波电压测量系统的结构示意图。

图2是EOM调制边带功率与调制深度关系图；其中，图2中(a)为单频光经过EOM调制后产生相干的多频率复合光的示意图，图2中(b)为随着调制相移(对应调制深度)增加时，载波和各边带成分所对应的相对功率值的变化(百分比表示)。

图3是本发明中VIPA色散分光模块的原理图。

图4是VIPA对输入光的调制包络图；其中，图4中(a)为强度相同频率间隔固定值的单频光经过VIPA色散系统后在焦平面的输出相对光强及位置示意图；图4中(b)为将图4中(a)中数据以光频率为横轴，以相对光强为纵轴的数据散点及高斯拟合曲线图；图4中(c)为将图4中(b)中线性度最好的一段放大并进行线性拟合的效果图。

图5是数据处理模块的计算处理流程图。

图6是本发明优选实施例测量相位调制器半波电压的系统图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

虚拟成像相位阵列(Virtually Imaged PhasedArray，VIPA)是一种高色散标准具，可将具有一定频率差的光谱分开，具有对偏振不敏感、结构简单、光谱分辨率高等优点，主要应用于色散补偿、光通信、脉冲压缩整形和光谱探测等领域。本发明将VIPA的高色散分光作用于EOM或类似的电光调制器件，可直接将高频载波和边带(间隔GHz量级)在空间上分开为不同光束，并对载波光和±1级边带光进行实时光强探测，该方法可实现高频EOM在不同调制频率下半波电压的准确标定。

如图1所示，本发明提供了一种高频电光相位调制器半波电压测量系统，包括单频激光器、微波驱动信号源、电光调制器、色散分光模块、光束分隔器件、探测器阵列、信号采集模块和数据处理模块；

所述色散分光模块包括激光准直器、柱透镜、虚拟成像相位阵列和聚焦透镜；

所述微波驱动信号源与电光调制器相连，用于对电光调制器施加驱动电压；

所述单频激光器产生单频激光作为激光源输入至电光调制器，单频激光经电光调制器输出由载波和边带组成的多频率复合光；所述多频率复合光依次通过色散分光模块中的激光准直器、柱透镜、虚拟成像相位阵列和聚焦透镜后，将不同频率的边带光在空间上被分隔成间距为毫米量级的多个光束；间距为毫米量级的多个光束通过光束分隔器件将目标载光和±1级边带光分离开，并同时分别输入至探测器阵列中，探测器阵列将光强信号转化为电信号输入至信号采集模块，输出采集的电压值；采集的电压值输入至数据处理模块，数据处理模块对采集的电压值及其对应的驱动电压进行处理修正后，输出在预设的驱动频率下所述电光调制器的半波电压和调制深度。

具体工作过程为：首先，单频输入光通过电光调制器EOM之后，会根据设定的EOM驱动信号(信号频率在GHz量级)的频率和幅值产生一定边带；然后将光束通过以VIPA器件为核心的色散分光模块，不同频率的边带光会在空间上被分隔开来毫米量级(该参数与色散分光模块器件选型有关)；之后再通过光阑和一对刀锋棱镜，将所需要的载波和±1级边带分别输入到光电探测器中；探测器将光强信号转化为电信号，输入到信号采集电路中；处理器控制EOM驱动信号幅值从0开始，以固定步长增大，同时记录边带信号强度与EOM调制信号幅值的对应关系，进行数据修正拟合，处理计算得到该驱动信号频率下的EOM半波电压值。

利用EOM相位调制器产生边带光的原理示意图如图2所示，其中，图2中(a)为单频光经过EOM调制后产生相干的多频率复合光的示意图，载波光频率为f0，一定调制深度下对应的相对功率为P0；边带光的频率为fi，一定调制深度下对应的相对功率为Pi，i为±1、±2和±3。图2中(b)为随着调制相移(对应调制深度)增加时，载波和各边带成分所对应的相对功率值的变化(百分比表示)。各成分边带相对强度与调制深度(对应相移)之间遵循贝塞尔函数，不同调制深度会导致各成分边带光所处的强度不同，当相移为m＝π时，EOM输出光的载波与1级边带强度比为P₀/P₁＝1.1427。

设0级光对应的光频为ν₀，相位调制器的微波驱动信号频率f_m为边带光的间隔，则k级光对应的光频为ν_±k，且大小为ν_±k＝ν₀±k·f_m。而半波电压则是指光波的两个垂直分量的光程差为半个波长时(对应的相位差为180度)所需要加的电压，该参数是一个基准电压，作为EOM参数设定时的一个参考值。因此，实现对EOM输出各级光功率的高效、快速、精准控制，首先需要对EOM的调制深度，尤其是半波电压参数进行标定，需要将调制信号电压与图2中(b)中的各级光所处位置对应。

由于EOM的高频驱动信号频率一般为1GHz～20GHz之间，光栅和棱镜等传统色散分光元件很难将等间隔的各频率成分在空间分开，如何将载波和边带分离测量是一大难点。而VIPA器件恰好弥补了这一缺点，它提供了一种将频率不同的复合光进行空间分离的能力，使用基于VIPA的色散分光组件，即可实现各频率成分光功率的分离测量。

VIPA虚拟成像相位阵列作为一种新型的光谱色散器件，它由两块相互平行的镀膜的高质量光学平板组成，可称为前面板和后面板。其中，靠近入射光的平板(即前面板)为入射面，远离入射光的平板(即后面板)为出射面。后面板的内侧或反射面涂有部分投射膜(反射率为95％以上，优选95％～98％)，目的是使每次入射到后面板的光将会有一小部分能透过VIPA平行输出；前面板的内侧或光反射一侧被涂上反射率几乎为100％的反射膜。同时，在前面板的底部的下端设计了一个入射窗口(也称窗口区域)，窗口的表面(涂覆增透膜)几乎与前面板齐平，表面上还专门设计了一道狭窄的细缝，入射光只有压窄后才能顺利通过，并以较小的入射倾角照射到后面板内侧进入VIPA，而后进入到在两个光学平板之间循环反射的状态模式。基于VIPA的色散分光模块包括：准直器、柱透镜、VIPA和聚焦透镜，如图3所示。首先，准直器将光束以小光斑直径准直传播，然后用柱透镜进一步将光束尺寸在VIPA标准具窗口方向压缩，从而更易于射入VIPA狭小的窗口；激光束会经历多次来回反射，每次反射都会从后面的非全反射光学平板产生一个较弱输出光束，这样多次反射后会从后面板的透射侧输出多个平行光束，同时由于各边带成分的频率不同，不同频率光所输出平行光束的角度有差别，因此会形成不同输出角度的平行光束；最后在VIPA输出光束后端放置聚焦透镜，在透镜一倍焦距处附近即可看到不同频率成分的光分布于空间中不同位置，GHz频率间隔的复合光最后分束后的空间距离可达mm量级。

通过VIPA并通过聚焦透镜汇聚后，在焦平面上的输出光场可以表示为：

其中，I_out为输出光强，E_out激光的电场强度，Δ表示光程差的变量，t为VIPA厚度(即前面板和后面板之间的距离)，W为柱面透镜之前准直光束的半径，R和r分别为VIPA前后面板的反射率，f和F分别为柱透镜和聚焦透镜的焦距，θ为光线进入VIPA的入射角，x_F为聚焦透镜一倍焦距处垂直光路方向的坐标，λ是激光波长。

当一定频率的光经过EOM产生边带，以二级边带为例，当三种波长成分的光强度相等时，通过仿真，输出光场强度分布如图3最右侧透镜一倍焦距处所示，经过VIPA系统后，中心光及各级边带能够在空间中被分开一定距离。通过仿真实验分析，光场最强处三种成分光被分开的间隔可以通过调节系统参数进行优化。系统可调节的参数有光束相对VIPA入射角、聚焦透镜焦距、柱透镜焦距、光束直径、VIPA厚度，其中对边带分开距离有明显影响的是VIPA入射角和聚焦透镜焦距这两个参数，且入射角越小(有最小角度限制，角度过小会导致光的削弱)、聚焦透镜焦距越长，可分开的距离越大。

具体的，所述光束分隔器件包括光阑和一对刀锋棱镜。刀锋棱镜的两个互相垂直的反射面之间有一道极细的相交面(不到毫米)，好似刀锋，入射光迎着这道刀锋照射到刀锋棱镜上，光被刀锋分开打在左侧和右侧反光面上。在上一步使用的以VIPA为核心的色散分光模块将边带光分隔开一定距离后，利用光阑将不需要的更高阶边带遮挡，再利用一对刀锋棱镜，使得载波与+1级边带以及-1级边带光分开更大距离，再分别射入光电探测器中，通过信号处理器获得实时相对光强。

此外，由先验知识可知，VIPA对其通过的光有一定的调制作用，且调制的比例因子与光频率有关，具体如图4中(a)所示，强度相同但频率不同的光通过VIPA色散系统后，其输出光强度分布有所差别。因此，需要在计算处理系统中首先对接受到的边带光进行补偿。为了标定出VIPA对不同频率光的相对调制大小，用输出强度相同频率间隔固定值的一系列光分别作为VIPA色散系统输入，测量同一个自由光谱范围(Free Spectral Range，FSR)内的输出光强，得到输出相对光强与输入光频率之间的关系，如图4中(b)所示。通过数据拟合，该包络呈现高斯型。VIPA器件的自由光谱范围(FSR)一般为几十GHz，而待测量的EOM的驱动信号频率为10GHz以内，为了便于进行补偿，选取了包络曲线中一段20GHz的近似线性的区域，如图4中(c)所示。

通过测量标定，可以近似将在该频率段内VIPA对输入光的调制用如下关系式表达：

I(f)＝a·(f-f₀)+b

其中f和I(f)分别为输入到VIPA色散系统的光信号的频率及光强，参数a是光强变化相对于频率变化的斜率，f₀是选取的线性区域的中心位置，即为上图曲线中光强的中间值所处的频率，b为中心频率时的相对光强，参数值通过实验标定确定。

根据上式可以得到如下关系：

其中，k₀、k₁、k₂分别为+1级边带光与0级光、+1级边带光与-1级边带光、-1级边带光与0级光的相对调制比例，a、b、f₀与前式意义相同，f_m为EOM驱动信号的频率，I(f₀)、I(f₀+f_m)、I(f₀-f_m)分别为0级光、+1级边带光、-1级边带光的强度，I₀、I₊₁、I_-1分别为其对应的缩写。

为了补偿VIPA对不同频率光的调制，需要将边带光强与载波光强的调制大小调整为同样的比例，即需要使用上述相对调制比例k₀、k₁、k₂处理光强。处理方法为：在VIPA色散系统以及驱动信号频率确定的情况下，k₀、k₁为固定值，故首先计算探测到的±1级边带光强的相对比值k₁，由k₁的值计算推导出k₀的值，再对+1级边带光强除以k₀，即完成了边带光相对于载波光强的修正。

本发明采用间接测量的方法计算出半波电压值，不直接扫描获取相移为π时的驱动电压值，而是获取EOM施加幅度为V_m的正弦驱动信号时对应的相移量，利用下式间接推导得到半波电压值。

其中：V_m为驱动信号幅值，m为该驱动信号幅值对应的调制相位，V_π为半波电压，π为圆周率。

为了更加快速、便捷、准确地进行测量，选取的间接测量点为图2(b)中0级光与1级光第一次强度相等的位置，此处的相移量m＝1.4347。如图5所示，在计算处理模块中，控制微波驱动信号的幅值从0开始以固定步长增大，同时获取驱动信号幅值以及对应的载波和±1级光强度信号，根据+1与-1级光的强度比值，确定相对调制比例k₁，推导出k₀、k₂，进而对±1级光进行补偿修正。将修正后的+1级光与载波强度相除，获得比值与调制电压的对应关系，当强度比为P′₊₁/P₀＝1，记录此时的驱动电压值V₊₁，同时使用-1级光对测量结果进行验证，将修正后的-1级光与载波强度同样作拟合求得驱动电压值V_-1，若强度相等不止一处，在其中选择绝对误差绝对值最小的一对，再利用上式，间接求得半波电压值。

本实施方式的测量方法为：

步骤A、首先将待测相位调制器接于如图6所示的半波电压测量系统中，即：将待测相位调制器的激光信号输入端口通过光纤与单频激光器接通、以输入激光信号，待测相位调制器的射频接口通过电缆与微波驱动信号源的输出端口连接、以接收调制信号，待测相位调制器的激光信号输出端口通过光纤与准直器的输入端口连接、以输出准直后的光信号进入VIPA系统；

步骤B、检测系统工作参数的确定及工作状态的调整，即：设定对待测相位调制器检测的频率f_m、检测波长f₀，微波调制信号的幅度值从0开始，以u为步长，逐渐增大到EOM可加最大电压值V_max；

步骤C、数据综合处理：将步骤B设定的各幅度值所对应的微波调制信号经微波驱动信号源依次加载到待测相位调制器上，当载波光强减小到0停止加载，得到各微波调制信号调制下载波与±1级边带光强值，输入到处理器中，通过计算一系列+1级光与-1级光强度比值，拟合确定VIPA系统相对调制比例k₁，进一步推导出+1级光、-1级光相对载波的调制比例k₀、k₂的值。利用相对调制比例对原始光强进行修正，即

拟合计算可获得修正后的±1级光与载波强度相等时所施加的驱动电压值V₊₁和V_-1。若强度相等不止一处，有多组值{V_+1，i，i＝1，2，…}，{V_-1，j，j＝1，2，…}，在其中选择绝对误差绝对值最小的一对，即min{|V_+1，i-V_-1，j|}，为进行下一步计算的驱动电压值V_±1。

计算输出最终结果：

V_π＝π/1.4347·(V₊₁+V_-1)/2。

综上所述，本发明提供的一种高频电光相位调制器半波电压测量系统通过将EOM调制输出光的载波和边带利用VIPA高色散元件在空间中进行分光并直接光强探测，对探测结果进行采集和计算处理，可实现对高速EOM半波电压的实时准确测量，以及在不同驱动频率下实现半波电压的标定。本发明所涉及的激光测量技术可快速、准确、实时测量高频EOM不同调制频率时的半波电压，对光电调制技术和微波光子学领域具有重要工程实用价值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高频电光相位调制器半波电压测量系统，其特征在于，包括单频激光器、微波驱动信号源、电光调制器、色散分光模块、光束分隔器件、探测器阵列、信号采集模块和数据处理模块；

所述色散分光模块包括激光准直器、柱透镜、虚拟成像相位阵列和聚焦透镜；

所述微波驱动信号源与电光调制器相连，用于对电光调制器施加驱动电压；

所述单频激光器产生单频激光作为激光源输入至电光调制器，单频激光经电光调制器输出由载波和边带组成的多频率复合光；所述多频率复合光依次通过色散分光模块中的激光准直器、柱透镜、虚拟成像相位阵列和聚焦透镜后，将不同频率的边带光在空间上被分隔成间距为毫米量级的多个光束；间距为毫米量级的多个光束通过光束分隔器件将目标载光和±1级边带光分离开，并同时分别输入至探测器阵列中，探测器阵列将光强信号转化为电信号输入至信号采集模块，输出采集的电压值；采集的电压值输入至数据处理模块，数据处理模块对采集的电压值及其对应的驱动电压进行处理修正后，输出在预设的驱动频率下所述电光调制器的半波电压值。

2.根据权利要求1所述的一种高频电光相位调制器半波电压测量系统，其特征在于，所述虚拟成像相位阵列由两块相互平行的光学镀膜平板组成；靠近入射光的平板为前面板，所述前面板的底部设有窗口区域，窗口区域表面涂有增透膜，非窗口区域涂有反射率为100％的反射膜；远离入射光的平板为后面板，后面板涂有反射率为95％～98％的部分透射膜。

3.根据权利要求2所述的一种高频电光相位调制器半波电压测量系统，其特征在于，所述虚拟成像相位阵列与入射光之间有入射角，入射光通过虚拟成像相位阵列的窗口区域射入，经过多次来回反射，在后面板的透射侧产生多个不同输出角度的平行光束；不同输出角度的平行光束通过聚焦透镜在空间上被分隔成间距为毫米量级的多个光束。

4.根据权利要求3所述的一种高频电光相位调制器半波电压测量系统，其特征在于，所述聚焦透镜与所述光束分隔器件之间的距离为聚焦透镜的一倍焦距。

5.根据权利要求1所述的一种高频电光相位调制器半波电压测量系统，其特征在于，所述光束分隔器件包括光阑和一对刀锋棱镜；间距为毫米量级的多个光束先经过光阑将不需要的光束遮挡，再通过一对刀锋棱镜将目标载光和±1级边带光完全分离开。

6.一种高频电光相位调制器半波电压测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、将待测相位调制器接于权利要求1～5任一所述的一种高频电光相位调制器半波电压测量系统中；

步骤B、设定待测相位调制器的检测频率和检测波长，以及设定微波驱动信号源幅度值的频率值、幅值变化增长值；

步骤C、将步骤B设定的各幅度值所对应的微波调制信号经微波驱动信号源依次加载到待测相位调制器上，当载波光强减小到0停止加载，得到每个微波调制信号调制下载波与±1级边带的光强值；通过计算得到±1级边带光强相对于载波光强的调制比例并对数据进行修正，拟合得出载波与修正后±1级边带光强相等时的EOM调制信号幅值V_±1；利用调制信号幅值与相移之间的正比例关系，计算输出在步骤B设定的微波驱动频率下所述待测电光调制器的半波电压。

7.根据权利要求6所述的一种高频电光相位调制器半波电压测量方法，其特征在于，步骤A中将待测相位调制器接于所述半波电压测量系统中，具体为：将待测相位调制器的激光信号输入端口通过光纤与单频激光器接通以输入激光信号；待测相位调制器的射频接口通过电缆与微波驱动信号源的输出端口连接以接收调制信号；待测相位调制器的激光信号输出端口通过光纤与激光准直器的输入端口连接以输出准直后的光信号进入色散分光模块。

8.根据权利要求6所述的一种高频电光相位调制器半波电压测量方法，其特征在于，步骤C中将步骤B设定的各幅度值所对应的微波调制信号经微波驱动信号源依次加载到待测相位调制器上，当载波光强减小到0停止加载，得到每个微波调制信号调制下载波与±1级边带的光强值；通过计算得到±1级边带光强相对于载波光强的相对调制比例并对数据进行修正，拟合得出载波与修正后±1级边带光强相等时EOM的调制信号幅值V_±1，具体为：

在计算处理模块中，控制微波驱动信号源的幅值从0开始以固定步长增大，同时获取驱动信号幅值以及对应的载波和±1级光强度信号，根据+1与-1级光的强度比值，确定+1级边带光与-1级边带光的相对调制比例k₁，推导出+1级光、-1级光相对载波的调制比例k₀、k₂的值，利用相对调制比例对±1级光进行补偿修正；

将修正后的+1级光与载波强度相除，获得比值与调制电压的对应关系，当出现强度比为P′₊₁/P₀＝1，记录此时的驱动电压值V₊₁，同时使用-1级光对测量结果进行验证，将修正后的-1级光与载波强度同样作拟合求得驱动电压值V_-1。

9.根据权利要求6所述的一种高频电光相位调制器半波电压测量方法，其特征在于，步骤C中，选取的测量点为0级光与1级光强度相等的位置，此处的相移量m＝1.4347；输出的所述待测电光调制器的半波电压为

V_π＝π/1.4347·(V₊₁+V_-1)/2。

10.根据权利要求9所述的一种高频电光相位调制器半波电压测量方法，其特征在于，步骤C中，若0级光与1级光强度相等不止一处，有多组值{V_+1，i，i＝1，2，…}，{V_-1，j，j＝1，2，…}，选取V₊₁与V_-1之间的绝对误差的绝对值最小的一对值，即min{|V_+1，i-V_-1，j|}作为驱动电压值V_±1。

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