基於雙通道馬赫曾德爾調製器的光矢量網絡分析儀系統的製作方法
2023-07-02 00:16:56
基於雙通道馬赫曾德爾調製器的光矢量網絡分析儀系統的製作方法
【專利摘要】一種基於雙通道馬赫曾德爾調製器的光矢量網絡分析儀系統，包括：一光源；一微波源；一三通道直流電壓源；一雙通道馬赫曾德爾調製器的光輸入端與光源的輸出端相連，該雙通道馬赫曾德爾調製器的射頻信號輸入端與微波源的輸出端相連，該雙通道馬赫曾德爾調製器的偏置電壓輸入埠1與三通道直流電壓源的輸出埠1相連，該雙通道馬赫曾德爾調製器的偏置電壓輸入埠2與三通道直流電壓源的輸出埠2相連，該雙通道馬赫曾德爾調製器的偏置電壓輸入埠3與三通道直流電壓源的輸出埠3相連；一光帶通濾波器的輸入端與雙通道馬赫曾德爾調製器的輸出端相連；一摻鉺光纖放大器的輸入端與光帶通濾波器的輸出端相連；一光被測器件的輸入端與摻鉺光纖放大器的輸出端相連；一光電探測器的輸入端與光被測器件的輸出端相連；一微波信號幅度相位探測器的輸入端與光電探測器的輸出端相連。
【專利說明】基於雙通道馬赫曾德爾調製器的光矢量網絡分析儀系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種通過光矢量網絡分析儀系統，具體來說是一種基於雙平衡馬赫曾德爾調製器實現精確測量的光矢量網絡分析儀系統，屬於微波光子學【技術領域】。
【背景技術】
[0002]光無源器件，是光纖通信設備的重要組成部分，也是其它光纖應用領域不可缺少的元器件。其具有低插入損耗、高可靠性、穩定性、易於操作等特點，廣泛應用於長距離通信、區域網絡及光纖到戶、視頻傳輸、光纖感測等領域，近年來，隨著高Q值、光譜可精調的光無源器件的發展，對光器件的測量精度要求也越來越高。光矢量網絡分析儀可以測量光器件頻率響應的幅度和相位。傳統地，利用光矢量網絡分析儀進行測試的方法主要是相移法或幹涉法，但這兩種方法都是依靠波長可調諧的雷射器進行測量，測量精度取決於雷射器的波長掃描精度，一般大於lpm，精度較低，且穩定度差。最近提出了利用單邊帶調製的測量方法，精度很高，但測量會引入一定的誤差，需要想辦法消除誤差(W.Li，W.H.Sun,ff.T.Wang, L.X.Wang, J.G.Liu, and N.H.Zhu, 「Reduct1n of measurement error ofoptical vector network analyzer based on DPMZM,，』IEEE Photon.Techno 1.Lett., IEEEPhoton.Technol.Lett.，vol.26, n0.9, pp.866-869.May.2014.)。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於，提供一種基於雙通道馬赫曾德爾調製器的光矢量網絡分析儀系統，其是利用單邊帶調製的微波信號探測光器件頻率響應的幅度和相位，精度較高；通過兩次測量，分別進行載波相加和載波抑制，實現誤差消除。
[0004]本發明提供一種基於雙通道馬赫曾德爾調製器的光矢量網絡分析儀系統，包括:
[0005]一光源；
[0006]一微波源；
[0007]一三通道直流電壓源；
[0008]一雙通道馬赫曾德爾調製器，其光輸入端與光源的輸出端相連，該雙通道馬赫曾德爾調製器的射頻信號輸入端與微波源的輸出端相連，該雙通道馬赫曾德爾調製器的偏置電壓輸入埠 I與三通道直流電壓源的輸出埠 I相連，該雙通道馬赫曾德爾調製器的偏置電壓輸入埠 2與三通道直流電壓源的輸出埠 2相連，該雙通道馬赫曾德爾調製器的偏置電壓輸入埠 3與三通道直流電壓源的輸出埠 3相連；
[0009]一光帶通濾波器，其輸入端與雙通道馬赫曾德爾調製器的輸出端相連；
[0010]—摻鉺光纖放大器，其輸入端與光帶通濾波器的輸出端相連；
[0011]—光被測器件，其輸入端與摻鉺光纖放大器的輸出端相連；
[0012]—光電探測器，其輸入端與光被測器件的輸出端相連；
[0013]—微波信號幅度相位探測器，其輸入端與光電探測器的輸出端相連。
[0014]本發明具有以下有益效果:利用單邊帶調製的微波信號探測光器件頻率響應的幅度和相位，精度較高；通過兩次測量，分別進行載波相加和載波抑制，實現誤差消除。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明作進一步的詳細說明，其中:
[0016]圖1示出了本發明提出的基於雙通道馬赫曾德爾調製器的光矢量網絡分析儀系統的結構示意圖；
[0017]圖2示出了所述雙平衡馬赫曾德爾調製器的結構。
【具體實施方式】
[0018]請參閱圖1所示，本發明提供一種基於雙通道馬赫曾德爾調製器的光矢量網絡分析儀系統的結構示意圖，該系統包括:
[0019]一光源1，所述光源I是半導體窄線寬雷射器，其用於產生光載波；
[0020]一微波源2，所述微波信號源2是矢量網絡分析儀或微波信號源，並可掃頻輸出，其用於產生連續的微波信號；
[0021]一三通道直流電壓源3，其包含三個通道，可同時輸出穩定的直流電壓，為雙通道馬赫曾德爾調製器4提供偏置電壓；
[0022]—雙通道馬赫曾德爾調製器4,其光輸入端與光源I的輸出端相連,射頻信號輸入端(RFl)與微波源2的輸出端相連，偏置電壓輸入埠 I與三通道直流電壓源3的輸出埠 I相連，偏置電壓輸入埠 2與三通道直流電壓源3的輸出埠 2相連，偏置電壓輸入埠 3與三通道直流電壓源3的輸出埠 3相連；
[0023]該雙通道馬赫曾德爾調製器包含兩個子馬赫曾德爾調製器，在一路馬赫曾德爾調製器上加微波信號，進行雙邊帶調製，另一路馬赫曾德爾調製器不加微波信號，只有光載波通過，通過調節偏置電壓2和偏置電壓3實現兩路光載波的幹涉相加和幹涉相消；
[0024]一光帶通濾波器5，其輸入端與雙通道馬赫曾德爾調製器4的輸出端相連，所述光帶通濾波器5是基於矽基液晶技術的波形整形器、光濾波器、波分復用器或光纖光柵，其用於濾除所述雙通道馬赫曾德爾調製器4輸出的光載波信號的下邊帶，實現單邊帶調製；
[0025]—摻鉺光纖放大器6,其輸入端與光帶通濾波器5的輸出端相連,其用於放大所述光帶通濾波器5輸出的單邊帶調製信號；
[0026]—光被測器件7,其輸入端與摻鉺光纖放大器6的輸出端相連,所述光被測器件7可以是光纖布拉格光柵，也可以是光帶通濾波器；
[0027]其中所述光源I的中心波長小於光被測器件7的中心波長，以使得所述光載波信號的上邊帶都能通過光被測器件7 ；
[0028]—光電探測器8,其輸入端與光被測器件7的輸出端相連,所述光電探測器8是光電二極體或光電倍增管，用於將所述通過光被測器件7含有上邊帶的光信號轉換成微波信號;
[0029]—微波信號幅度相位探測器9,其輸入端與光電探測器8的輸出端相連,所述微波信號幅度相位探測器9為矢量網絡分析儀，用於探測光電探測器8輸出的微波信號的幅度和相位，並將這些信息輸入到信息處理單元。
[0030]請參閱圖2，圖2示出了所述雙平衡馬赫曾德爾調製器4的結構，其包含兩個子馬赫曾德爾調製器，在一路馬赫曾德爾調製器(MZMl)上加微波信號，即微波源2的輸出端與射頻輸入端(RFl)相連，通過調節偏置電壓1，使MZMl工作在線性區，即進行雙邊帶調製，另一路馬赫曾德爾調製器(MZMl)不加微波信號，只有光載波通過，通過調節偏置電壓2和偏置電壓3，控制上下兩路光載波的相位，實現兩路光載波的幹涉相加和幹涉相消。
[0031]整個系統構成了一個光矢量網絡分析儀，可以對光待測器件的幅度和相位進行探測，實現精確測量的具體過程可以分為以下兩步:
[0032]第一步，調節雙平衡馬赫曾德爾調製器4的偏置電壓1，使上一路馬赫曾德爾調製器工作在線性區，實現雙邊帶調製，調節偏置電壓2和偏置電壓3使上下兩路的光載波幹涉相加，微波源2設置為掃頻模式，經帶通濾波器5後，光載波信號的上邊帶都經過光待測器件7，經光電探測器8後，光信號轉變為微波信號，微波信號幅度相位探測器9可以探測出微波信號的幅度和相位，即為光待測器件7的響應，並利用信息處理單元記錄下幅度和相位。但是，一階邊帶和光載波拍頻出的信號可以正確反映光待測器件7的響應，但是二階邊帶和一階邊帶，以及二階邊帶和三階邊帶拍頻出的信號會和一階邊帶和光載波拍頻出的信號矢量疊加，從而對光待測器件的測量引入誤差，因此，需要扣除誤差的影響。
[0033]第二步，調節雙平衡馬赫曾德爾調製器4的偏置電壓1，使上一路馬赫曾德爾調製器工作在線性區，實現雙邊帶調製，調節偏置電壓2和偏置電壓3使上下兩路的光載波幹涉相消，即認為沒有光載波，只有上邊帶，微波源2設置為掃頻模式，經帶通濾波器5後，上邊帶都經過光待測器件7，經光電探測器8後，光信號轉變為微波信號，微波信號幅度相位探測器9可以探測出微波信號的幅度和相位，並利用信息處理單元記錄下幅度和相位，這一次測量出的是二階和三階邊帶對光待測器件的響應，即誤差。
[0034]利用信息處理單元對兩次微波信號的幅度及相位矢量相減，可以得到光載波和一階邊帶對光待測器件的頻率響應和幅度響應，即實現光待測器件的精確測量。
[0035]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於雙通道馬赫曾德爾調製器的光矢量網絡分析儀系統，包括: 一光源; 一微波源； 一三通道直流電壓源； 一雙通道馬赫曾德爾調製器，其光輸入端與光源的輸出端相連，該雙通道馬赫曾德爾調製器的射頻信號輸入端與微波源的輸出端相連，該雙通道馬赫曾德爾調製器的偏置電壓輸入埠 I與三通道直流電壓源的輸出埠 I相連，該雙通道馬赫曾德爾調製器的偏置電壓輸入埠 2與三通道直流電壓源的輸出埠 2相連，該雙通道馬赫曾德爾調製器的偏置電壓輸入埠 3與三通道直流電壓源的輸出埠 3相連； 一光帶通濾波器，其輸入端與雙通道馬赫曾德爾調製器的輸出端相連； 一摻鉺光纖放大器，其輸入端與光帶通濾波器的輸出端相連； 一光被測器件，其輸入端與摻鉺光纖放大器的輸出端相連； 一光電探測器，其輸入端與光被測器件的輸出端相連； 一微波信號幅度相位探測器，其輸入端與光電探測器的輸出端相連。
2.根據權利要求1所述的基於雙通道馬赫曾德爾調製器的光矢量網絡分析儀系統，其中所述光源是半導體窄線寬雷射器。
3.根據權利要求1所述的基於雙通道馬赫曾德爾調製器的光矢量網絡分析儀系統，其中所述微波信號源是矢量網絡分析儀或微波信號源，可掃頻輸出。
4.根據權利要求1所述的基於雙通道馬赫曾德爾調製器的光矢量網絡分析儀系統，其中所述光帶通濾波器是基於矽基液晶技術的波形整形器、光濾波器、波分復用器或光纖光柵。
5.根據權利要求1所述的基於雙通道馬赫曾德爾調製器的光矢量網絡分析儀系統，其中所述光被測器件是光纖布拉格光柵或光帶通濾波器。
6.根據權利要求1所述的基於雙通道馬赫曾德爾調製器的光矢量網絡分析儀系統，其中所述光源的中心波長小於光被測器件的中心波長，以使得所述光載波信號的上邊帶都能通過光被測器件。
7.根據權利要求1所述的基於雙通道馬赫曾德爾調製器的光矢量網絡分析儀系統，其中所述光電探測器是光電二極體或光電倍增管。
8.根據權利要求1所述的基於雙通道馬赫曾德爾調製器的光矢量網絡分析儀系統，其中所述微波信號幅度相位探測器為矢量網絡分析儀。
【文檔編號】H04B10/077GK104363047SQ201410527821
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月9日 優先權日:2014年10月9日
【發明者】李偉, 王瑋鈺, 孫文惠, 王文亭, 劉建國, 祝寧華 申請人:中國科學院半導體研究所