CN117825922A - 测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法 - Google Patents

测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117825922A
CN117825922A CN202311865107.8A CN202311865107A CN117825922A CN 117825922 A CN117825922 A CN 117825922A CN 202311865107 A CN202311865107 A CN 202311865107A CN 117825922 A CN117825922 A CN 117825922A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
optical carrier
optical
modulation arm
signals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311865107.8A
Other languages
English (en)
Inventor
雷从彪
钟光诚
姜宇轩
谢亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Semiconductors of CAS
Original Assignee
Institute of Semiconductors of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Semiconductors of CAS filed Critical Institute of Semiconductors of CAS
Priority to CN202311865107.8A priority Critical patent/CN117825922A/zh
Publication of CN117825922A publication Critical patent/CN117825922A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • G01R23/14—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage by heterodyning; by beat-frequency comparison
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/17—Spectrum analysis; Fourier analysis with optical or acoustical auxiliary devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

本公开提供一种测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法，包括：响应于由外部施加在调制器的第一调制臂的扫频信号，对加载在第一调制臂上的第一射频信号进行扫频输出，得到多个由第一调制臂调制输出的第一光载波；响应于由外部施加在调制器的第二调制臂的固定频率的第二射频信号，得到由第二调制臂调制输出的第二光载波；通过外部的直流电压源，调节调制器的相位的偏置点，以使第一调制臂和第二调制臂所产生的相移的差值为根据多个第一光载波和第二光载波，利用与光电探测器对应的第一预定函数进行处理，得到第一频率响应；根据多个第一光载波和第二光载波，利用与光子集成芯片对应的第二预定函数进行处理，得到第二频率响应。

Description

测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法
技术领域
本公开涉及光电子器件的频率响应特性的测量的技术领域，更具体地，涉及一种测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法以及装置。
背景技术
高速光子集成芯片是光通信领域的重要器件。频率响应作为高速光子集成芯片的一个重要指标，很大程度上决定了通信系统能够达到的传输速率。
目前，测量光子集成芯片的频率响应的方法主要为直接扫频测量法、移频外差法和光谱法。其中，直接扫频测量法需要在测量前已知调制器和高速光电探测器其中一个的频率响应，再从测量数据中扣除已知器件的频率响应，得到待测光子集成芯片的频率响应。光谱法受限于光谱仪的分辨率很难测量千兆赫兹以下的频率响应特性。基于微波光子方法的光子集成芯片的频率响应特性测量，将光学测量搬移到电域，但是大多数移频外差测量频率的方法，与直接扫频测量法的限制相同，需要在测量前已知其中一个器件的频率响应，再从测量数据中扣除已知器件的频率响应，得到待测的另一个器件的频率响应。因此亟需发展一种同时测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法以及装置，实现高分辨率频率响应测量的同时进行自校准。
发明内容
为解决现有技术中的技术问题中的至少之一，本公开提供一种测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法以及装置，能够同时测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应，实现高分辨率的同时进行自校准。
本公开的实施例的提供了一种测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法，上述光子集成芯片包括调制器，上述方法包括：响应于由外部施加在上述调制器的第一调制臂的扫频信号，对加载在上述第一调制臂上的第一射频信号进行扫频输出，得到多个由上述第一调制臂调制输出的第一光载波；响应于由外部施加在上述调制器的第二调制臂的固定频率的第二射频信号，得到由上述第二调制臂调制输出的第二光载波；通过外部的直流电压源，调节上述调制器的相位的偏置点，以使上述第一调制臂和上述第二调制臂所产生的相移的差值为根据多个上述第一光载波和上述第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与上述光电探测器对应的第一预定函数进行处理，得到第一频率响应；根据多个上述第一光载波和上述第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与上述光子集成芯片对应的第二预定函数进行处理，得到第二频率响应。
根据本公开的一些实施例，施加在上述第一调制臂上的第一射频信号的频率为n倍的施加在上述第二调制臂上的第二射频信号的频率，上述n为不小于1的整数。
根据本公开的一些实施例，上述通过外部的直流电压源，调节上述调制器的相位的偏置点，以使上述第一调制臂和上述第二调制臂所产生的相移的差值为之后包括：将经上述调制器的相位的偏置点调节后的上述第一光载波和上述第二光载波经上述调制器上耦合器合束后经上述光电探测器转换为光电流输入频谱仪。
根据本公开的一些实施例，上述根据多个上述第一光载波和上述第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与上述光电探测器对应的第一预定函数进行处理，得到第一频率响应包括：基于上述第一光载波和上述第二光载波，测出上述频谱仪的输出信号中包含上述第一光载波和上述第二光载波的拍频信号的频率分量；将上述第一光载波和上述第二光载波的拍频信号的频率和的分量、与上述第一光载波和上述第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比，得到上述第一频率响应。
根据本公开的一些实施例，上述将上述第一光载波和上述第二光载波的拍频信号的频率和的分量、与上述第一光载波和上述第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比，得到上述第一频率响应包括：将所有上述第一光载波和上述第二光载波的拍频信号的频率和的分量、与上述第一光载波和上述第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比后相乘，得到上述第一频率响应。
根据本公开的一些实施例，上述根据多个上述第一光载波和上述第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与上述光子集成芯片对应的第二预定函数进行处理，得到第二频率响应包括：基于上述第一光载波和上述第二光载波，测出上述频谱仪的输出信号中包含上述第一光载波和上述第二光载波的拍频信号的频率分量；将有预定参数的上述第一光载波和有预定参数的上述第二光载波的拍频信号的倍频频率分量、与有预定参数的上述第一光载波和有预定参数的上述第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比，得到上述第二频率响应。
根据本公开的一些实施例，上述将有预定参数的上述第一光载波和有预定参数的上述第二光载波的拍频信号的倍频频率分量、与有预定参数的上述第一光载波和有预定参数的上述第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比，得到上述第二频率响应包括：将所有预定参数的上述第一光载波和有预定参数的上述第二光载波的拍频信号的倍频频率分量、与有预定参数的上述第一光载波和有预定参数的上述第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比后相乘，得到上述第二频率响应。
根据本公开的另一方面的一些实施例，一种测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的装置，适用于实施上述的方法，上述装置包括：光子集成芯片，包括：激光器，适用于输出光信号；光耦合器，适用于接收上述光信号，并将上述光信号分为两路，得到第一光信号和第二光信号；以及调制器，包括：第一调制臂，包括第一差分电极，上述第一调制臂适用于接收上述第一光信号，通过外部的扫频微波源对上述第一差分电极施加扫频信号，得到由上述第一调制臂调制输出的第一光载波；以及第二调制臂，包括第二差分电极，上述第二调制臂适用于接收上述第二光信号，通过外部的微波源对上述第二差分电极施加固定频率的第二射频信号，得到由上述第二调制臂调制输出的第二光载波；其中，通过外部的直流电压源对上述第一调制臂和上述第二调制臂施加直流偏置电压，以调节上述调制器的相位的偏置点，从而产生相移；以及数据采集模块，包括：光电探测器，适用于将来自上述调制器调制后合束的上述第一光载波和上述第二光载波经过平方律检波转化为光电流；以及频谱仪，适用于检测上述第一光载波和上述第二光载波拍频后的微波信号。
根据本公开的一些实施例，上述第一调制臂和上述第二调制臂上均设置有偏置电极。
根据本公开的一些实施例，测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的装置还包括：控制模块，适用于控制上述扫频微波源、上述微波源和上述直流电压源。
根据本公开实施例的一种测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法以及装置，通过响应于由外部施加在调制器的第一调制臂的扫频信号，对加载在第一调制臂上的第一射频信号进行扫频输出，得到多个由第一调制臂调制输出的第一光载波；响应于由外部施加在调制器的第二调制臂的固定频率的第二射频信号，得到由第二调制臂上调制输出的第二光载波；通过外部的直流电压源，调节调制器的相位的偏置点，以使第一调制臂和第二调制臂所产生的相移的差值为根据多个第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与光电探测器对应的第一预定函数对预定的拍频信号的频率分量进行处理，得到第一频率响应；根据多个第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与光子集成芯片对应的第二预定函数对预定的拍频信号的频率分量进行处理，得到第二频率响应，能够同时测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应，实现高分辨率频率响应测量的同时利用第一频率响应和第二频率响应进行自校准。
附图说明
图1是根据本公开的一种示意性实施例的测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法的流程图；以及
图2是根据本公开的一种示意性实施例的测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的装置图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。
为了解决现有技术中不能同时测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的问题，根据本公开一个方面的发明构思，通过响应于由外部施加在调制器的第一调制臂的扫频信号，对加载在第一调制臂上的第一射频信号进行扫频输出，得到多个由第一调制臂调制输出的第一光载波；响应于由外部施加在调制器的第二调制臂的固定频率的第二射频信号，得到由第二调制臂上调制输出的第二光载波；通过外部的直流电压源，调节调制器的相位的偏置点，以使第一调制臂和第二调制臂所产生的相移的差值为根据多个第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与光电探测器对应的第一预定函数进行处理，得到第一频率响应；根据多个第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与光子集成芯片对应的第二预定函数进行处理，得到第二频率响应，能够同时测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应，实现高分辨率频率响应测量的同时利用第一频率响应和第二频率响应进行自校准。
图1是根据本公开的一种示意性实施例的测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法的流程图。
根据本公开的实施例，如图1所示，一种测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法，光子集成芯片包括调制器，测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法包括以下步骤S1～S5。
步骤S1：响应于由外部施加在调制器的第一调制臂的扫频信号，对加载在第一调制臂上的第一射频信号进行扫频输出，得到多个由第一调制臂调制输出的第一光载波。
根据本公开的实施例，激光器输出的光信号Ein(t)通过光耦合器分为两路，进入到调制器的第一调制臂和第二调制臂。
根据本公开的实施例，输入到调制器的光信号的光场可以通过以下公式(1)表示：
Ein(t)＝Einexp(jωct) (1)
其中，Ein表示为光信号的振幅，ωc表示为光信号的角频率，j表示为雅各比系数，t表示为时间。
根据本公开可选的实施例，调制器可以选择例如是马赫曾德尔调制器。
根据本公开可选的实施例，扫频信号通过外部的微波矢量网络分析仪施加在调制器的第一调制臂上，微波矢量网络分析仪通过微波探针施加扫频信号。
步骤S2：响应于由外部施加在调制器的第二调制臂的固定频率的第二射频信号，得到由第二调制臂调制输出的第二光载波。
根据本公开可选的实施例，固定频率的微波信号通过外部的微波源施加在调制器的第二调制臂上。
根据本公开的实施例，微波信号V(t)可以通过以下公式(2)表示：
其中，VRF表示为射频信号的幅值，ωRF表示为射频信号的圆频率，ωRF＝2πfRF，表示为射频信号的相位。
步骤S3：通过外部的直流电压源，调节调制器的相位的偏置点，以使第一调制臂和第二调制臂所产生的相移的差值为
根据本公开的实施例，外部的直流电压源通过直流探针控制调制器的相位的偏置点。
根据本公开的实施例，经过调制器调制后输出的光信号EMZM(t)可以通过以下公式(3)表示：
其中，ωRF1表示为加载在第一调制臂上的第一射频信号的角频率，表示为第一射频信号的相位，ωRF1表示为加载在第二调制臂上的第二射频信号的角频率，/>表示为第二射频信号的相位，/>表示为第一调制臂通过直流偏置电压源的调节产生的热调相移，/>表示为第二调制臂通过直流偏置电压源的调节产生的热调相移，m表示为调制器的调制深度，/>表示为第一调制臂上的调制深度,/>表示为第二调制臂上的调制深度，VRF1表示为第一射频信号的幅值，VRF2表示为第二射频信号的幅值，Vπ表示为半波电压。
根据本公开的实施例，公式(3)经过欧拉变化可以通过以下公式(4)表示：
根据本公开的实施例，调节调制器的相位的偏置点，使得调制器工作在最小工作点，以使第一调制臂和第二调制臂所产生的相移的差值为产生载波抑制单边带调制。
步骤S4：根据多个第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与光电探测器对应的第一预定函数进行处理，得到第一频率响应。
步骤S5：根据多个第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与光子集成芯片对应的第二预定函数进行处理，得到第二频率响应。
根据本公开的实施例，通过响应于由外部施加在调制器的第一调制臂的扫频信号，对加载在第一调制臂上的第一射频信号进行扫频输出，得到多个由第一调制臂调制输出的第一光载波；响应于由外部施加在调制器的第二调制臂的固定频率的第二射频信号，得到由第二调制臂调制输出的第二光载波；通过外部的直流电压源，调节调制器的相位的偏置点，以使第一调制臂和第二调制臂所产生的相移的差值为根据多个第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与光电探测器对应的第一预定函数进行处理，得到第一频率响应；根据多个第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与光子集成芯片对应的第二预定函数进行处理，得到第二频率响应，能够同时测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应，实现高分辨率频率响应测量的同时利用第一频率响应和第二频率响应进行自校准。
根据本公开的实施例，施加在第一调制臂上的第一射频信号的扫频频率为n倍的施加在第二调制臂上的第二射频信号的频率，n为不小于1的整数。
根据本公开的实施例，第一射频信号的扫频频率为f1，固定频率的微波信号的频率为f2，f1与f2的关系可以通过以下公式(5)表示：
f1＝n*f2 (5)。
根据本公开的实施例，通过外部的微波矢量网络分析仪施加在调制器的第一调制臂上进行扫频输出，第一射频信号的扫频频率为n倍的第二射频信号的频率，n为不小于1的整数，在后续的操作中可以得到固定频率间隔的多个频点处的光电探测器的频率响应的比值，拓展了测量范围。
根据本公开的实施例，通过外部的直流电压源，调节调制器的相位的偏置点，以使第一调制臂和第二调制臂所产生的相移的差值为之后包括：将经调制器的相位的偏置点调节后的第一光载波和第二光载波合束后经调制器上耦合器合束后经光电探测器平方律检波后转换为光电流输入频谱仪。
根据本公开的实施例，将经调制器的相位的偏置点调节后的第一光载波和第二光载波合束后输入光电探测器，经过平方律检波后输出光电流，再通过频谱仪检测拍频得到的微波信号，忽略高阶项，微波信号可以通过以下公式(6)表示：
其中，R(f)表示为光电探测器的频率响应，表示为调制器的第一调制臂和第二调制臂的热调相移差，/> 表示为第一调制臂的热调相移，/>表示为第二调制臂的热调相移，ω1表示为加载在第一调制臂上的第一射频信号的角频率，ω2表示为加载在第二调制臂上的第二射频信号的角频率。
根据本公开的实施例，利用雅各比-安格尔恒等式，公式(6)经过变换可以通过以下公式(7)表示：
根据本公开的实施例，调节调制器的相位的偏置点，使得调制器工作在最小工作点，为/>产生载波抑制单边带调制，公式(7)可以通过以下公式(8)表示：
根据本公开的实施例，根据多个第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与光电探测器对应的第一预定函数进行处理，得到第一频率响应包括：基于第一光载波和第二光载波，测出频谱仪的输出信号中包含第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率分量。将第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率和的分量、与第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比，得到第一频率响应。
根据本公开的实施例，基于第一光载波和第二光载波，测出频谱仪的输出信号中(公式(8))包含第一光载波和第二光载波拍频后得到的预定频率的射频信号。
根据本公开的实施例，将第一光载波和第二光载波的拍频信号中频率和的分量、与第一光载波和第二光载波的拍频信号中频率差的分量做比，即包含ω1+ω2和ω1-ω2两个角频率成分的分量做比，得到表征光电探测器的第一频率响应，可以通过以下公式(9)表示：
根据本公开可选的实施例，以输出频率f1＝(2n+1)f2，n＝1，2，3…为例，实现宽带宽的同时可以得到间隔为2*f2的多个频点处的光电探测器的频率响应的比值，分别为
根据本公开的实施例，将第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率和的分量、与第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比，得到第一频率响应包括：将所有第一光载波和第二光载波的拍频信号中频率和的分量、与第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比后相乘，得到第一频率响应。
根据本公开的实施例，通过将所有第一光载波和第二光载波的拍频信号中频率和的分量、与第一光载波和第二光载波的拍频信号中频率差的分量做比后相乘，可以得到不同频率点相对于f2的频率响应，提高了测量精度。
根据本公开的实施例，根据多个第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与光子集成芯片对应的第二预定函数进行处理，得到第二频率响应包括：基于第一光载波和第二光载波，测出频谱仪的输出信号中包含第一光载波和第二光载波的拍频信号的频率分量。将有预定参数的第一光载波和有预定参数的第二光载波的拍频信号的倍频频率分量、与有预定参数的第一光载波和有预定参数的第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比，得到第二频率响应。
根据本公开的实施例，基于第一光载波和第二光载波，测出频谱仪的输出信号中(公式(8))包含第一光载波和第二光载波拍频后得到的预定频率分量的射频信号。
根据本公开的实施例，将有预定参数的第一光载波和有预定参数的第二光载波的拍频信号的倍频频率分量、与有预定参数的第一光载波和有预定参数的第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比，即包含2ω1和2(ω1-ω2)两个角频率成分的分量做比，得到表征调制器的第二频率响应，可以通过以下公式(10)表示：
根据本公开可选的实施例，以输出频率f1＝nf2，n＝2，3，4…为例，实现宽带宽的同时可以得到不同频率点微波信号的比值，分别为
根据本公开的实施例，将有预定参数的第一光载波和有预定参数的第二光载波的拍频信号的倍频频率分量、与有预定参数的第一光载波和有预定参数的第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比，得到第二频率响应包括：将所有有预定参数的第一光载波和有预定参数的第二光载波的拍频信号的倍频频率分量、与有预定参数的第一光载波和有预定参数的第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比后相乘，得到第二频率响应。
根据本公开的实施例，利用光电探测器的频率响应R(f)，再通过将所有有预定参数的第一光载波和有预定参数的第二光载波的拍频信号的倍频频率分量、与有预定参数的第一光载波和有预定参数的第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比后相乘，可以得到不同频率点相对于f2的频率响应，同时测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应，提高了测量精度，实现高分辨率频率响应测量的同时利用第一频率响应和第二频率响应进行自校准。
图2是根据本公开的一种示意性实施例的测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的装置图。
根据本公开另一方面的实施例，如图2所示，一种测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的装置，适用于实施上述方法，装置包括光子集成芯片和数据采集模块。光子集成芯片包括激光器、光耦合器和调制器。激光器适用于输出光信号。光耦合器适用于接收光信号，并将光信号分为两路，得到第一光信号和第二光信号。调制器包括第一调制臂和第二调制臂。第一调制臂包括第一差分电极，第一调制臂适用于接收第一光信号，通过外部的扫频微波源对第一差分电极施加扫频信号，得到由第一调制臂调制输出的第一光载波。第二调制臂包括第二差分电极，第二调制臂适用于接收第二光信号，通过外部的微波源对第二差分电极施加固定频率的第二射频信号，得到由第二调制臂调制输出的第二光载波。通过外部的直流电压源对第一调制臂和第二调制臂施加直流偏置电压，以调节调制器的相位的偏置点，从而产生相移。数据采集模块包括光电探测器和频谱仪。光电探测器适用于将来自调制器调制后合束的第一光载波和第二光载波经过平方律检波转化为光电流。频谱仪适用于检测第一光载波和第二光载波拍频后的微波信号。
根据本公开可选的实施例，激光源可以选择例如是连续波激光源。
根据本公开的实施例，第一调制臂通过第一差分电极驱动，第二调制臂通过第二差分电极驱动。
根据本公开的实施例，响应于由外部施加在调制器的第一调制臂的扫频信号，对加载在第一调制臂上的第一射频信号进行扫频输出，得到多个由第一调制臂调制输出的第一光载波，响应于由外部施加在调制器的第二调制臂的固定频率的第二射频信号，得到由第二调制臂调制输出的第二光载波，使用数据采集模块记录频谱仪检测到的微波信号，通过数据处理，能够同时测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应，实现高分辨率的同时利用第一频率响应和第二频率响应进行自校准。
根据本公开的实施例，第一调制臂和第二调制臂上均设置有偏置电极。
根据本公开的实施例，通过外部的直流电压源对第一调制臂和第二调制臂的偏置电极施加直流偏置电压，以调节调制器的相位的偏置点，从而产生相移。
根据本公开的实施例，测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的装置还包括控制模块，适用于控制扫频微波源、微波源和直流电压源。
根据本公开的实施例，利用控制模块控制扫频微波源按照预定间隔的频率点进行扫频输出。利用控制模块控制微波源施加固定频率的微波信号。利用控制模块控制直流电压源，使得调制器工作在最小工作点。
根据本公开的实施例，利用控制模块对扫频微波源、微波源和直流电压源进行实时控制，能够得到不同频率点的频率响应。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造，并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (10)

1.一种测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法，所述光子集成芯片包括调制器，所述方法包括：
响应于由外部施加在所述调制器的第一调制臂的扫频信号，对加载在所述第一调制臂上的第一射频信号进行扫频输出，得到多个由所述第一调制臂调制输出的第一光载波；
响应于由外部施加在所述调制器的第二调制臂的固定频率的第二射频信号，得到由所述第二调制臂调制输出的第二光载波；
通过外部的直流电压源，调节所述调制器的相位的偏置点，以使所述第一调制臂和所述第二调制臂所产生的相移的差值为
根据多个所述第一光载波和所述第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与所述光电探测器对应的第一预定函数进行处理，得到第一频率响应；
根据多个所述第一光载波和所述第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与所述光子集成芯片对应的第二预定函数进行处理，得到第二频率响应。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，施加在所述第一调制臂上的第一射频信号的频率为n倍的施加在所述第二调制臂上的第二射频信号的频率，所述n为不小于1的整数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述通过外部的直流电压源，调节所述调制器的相位的偏置点，以使所述第一调制臂和所述第二调制臂所产生的相移的差值为之后包括：
将经所述调制器的相位的偏置点调节后的所述第一光载波和所述第二光载波经所述调制器上耦合器合束后经所述光电探测器转换为光电流输入频谱仪。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述根据多个所述第一光载波和所述第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与所述光电探测器对应的第一预定函数进行处理，得到第一频率响应包括：
基于所述第一光载波和所述第二光载波，测出所述频谱仪的输出信号中包含所述第一光载波和所述第二光载波的拍频信号的频率分量；
将所述第一光载波和所述第二光载波的拍频信号的频率和的分量、与所述第一光载波和所述第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比，得到所述第一频率响应。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述将所述第一光载波和所述第二光载波的拍频信号的频率和的分量、与所述第一光载波和所述第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比，得到所述第一频率响应包括：
将所有所述第一光载波和所述第二光载波的拍频信号的频率和的分量、与所述第一光载波和所述第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比后相乘，得到所述第一频率响应。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述根据多个所述第一光载波和所述第二光载波的拍频信号的频率分量，利用与所述光子集成芯片对应的第二预定函数进行处理，得到第二频率响应包括：
基于所述第一光载波和所述第二光载波，测出所述频谱仪的输出信号中包含所述第一光载波和所述第二光载波的拍频信号的频率分量；
将有预定参数的所述第一光载波和有预定参数的所述第二光载波的拍频信号的倍频频率分量、与有预定参数的所述第一光载波和有预定参数的所述第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比，得到所述第二频率响应。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述将有预定参数的所述第一光载波和有预定参数的所述第二光载波的拍频信号的倍频频率分量、与有预定参数的所述第一光载波和有预定参数的所述第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比，得到所述第二频率响应包括：
将所有预定参数的所述第一光载波和有预定参数的所述第二光载波的拍频信号的倍频频率分量、与有预定参数的所述第一光载波和有预定参数的所述第二光载波的拍频信号的频率差的分量做比后相乘，得到所述第二频率响应。
8.一种测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的装置，适用于实施如权利要求1～7任一项所述的方法，所述装置包括：
光子集成芯片，包括：
激光器，适用于输出光信号；
光耦合器，适用于接收所述光信号，并将所述光信号分为两路，得到第一光信号和第二光信号；以及
调制器，包括：
第一调制臂，包括第一差分电极，所述第一调制臂适用于接收所述第一光信号，通过外部的扫频微波源对所述第一差分电极施加扫频信号，得到由所述第一调制臂调制输出的第一光载波；以及
第二调制臂，包括第二差分电极，所述第二调制臂适用于接收所述第二光信号，通过外部的微波源对所述第二差分电极施加固定频率的第二射频信号，得到由所述第二调制臂调制输出的第二光载波；
其中，通过外部的直流电压源对所述第一调制臂和所述第二调制臂施加直流偏置电压，以调节所述调制器的相位的偏置点，从而产生相移；以及
数据采集模块，包括：
光电探测器，适用于将来自所述调制器调制后合束的所述第一光载波和所述第二光载波经过平方律检波转化为光电流；以及
频谱仪，适用于检测所述第一光载波和所述第二光载波拍频后的微波信号。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述第一调制臂和所述第二调制臂上均设置有偏置电极。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，还包括：
控制模块，适用于控制所述扫频微波源、所述微波源和所述直流电压源。
CN202311865107.8A 2023-12-29 2023-12-29 测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法 Pending CN117825922A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311865107.8A CN117825922A (zh) 2023-12-29 2023-12-29 测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311865107.8A CN117825922A (zh) 2023-12-29 2023-12-29 测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117825922A true CN117825922A (zh) 2024-04-05

Family

ID=90509287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311865107.8A Pending CN117825922A (zh) 2023-12-29 2023-12-29 测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117825922A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110187177B (zh) 一种多合一的光电子器件频率响应测试装置及方法
CN107528638B (zh) 基于微波光子滤波的宽带微波信号到达角估计方法
CN110017967B (zh) 一种基于相位比较的电光强度调制器啁啾参数测试方法
CN109613335B (zh) 一种基于循环移频的微波信号频率测量装置及方法
CN110632388B (zh) 一种基于混频的光电探测器频响测量方法及装置
CN107634807B (zh) 基于啁啾强度调制的光矢量分析方法及装置
JP7010304B2 (ja) 測距装置及び制御方法
Vidal et al. Photonic technique for the measurement of frequency and power of multiple microwave signals
CN113391136B (zh) 一种基于固定低频检测的微波光子频率测量装置及方法
Zhang et al. Optical frequency-detuned heterodyne for self-referenced measurement of photodetectors
CN113938189A (zh) 一种马赫-曾德尔调制器频率响应测试装置及方法
CN107966172B (zh) 一种宽带光电探测器响应度测试仪及其测试方法
EP1669730A2 (en) Heterodyne-based optical spectrum analysis using data clock sampling
CN108918085A (zh) 基于双啁啾强度调制的光矢量分析方法及装置
CN115015635A (zh) 一种微波光子超宽带实时频谱测量方法
JP5697192B2 (ja) ２トーン信号による光検出器の特性評価方法
CN115664512B (zh) 一种电光调制器频响参数测试方法
CN112751610A (zh) 一种测量smzm调制臂相移函数的方法与系统
Wang et al. High-frequency characterization of high-speed modulators and photodetectors in a link with low-speed photonic sampling
CN117825922A (zh) 测量光子集成芯片和光电探测器的相对频率响应的方法
EP3779511B1 (en) Distance measurement device and control method
CN112556740B (zh) 一种光电探测器的光电响应测量方法
JP4008617B2 (ja) 光源の周波数安定化装置
Xue et al. Ultrahigh-resolution optoelectronic vector analysis utilizing photonics-based frequency up-and down-conversions
Xue et al. Ultrahigh-resolution optical vector analysis for arbitrary responses using low-frequency detection

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination