专利名称：测量电光强度调制器啁啾参数频率响应特性的装置与方法
技术领域：
本发明属于光电子技术领域，涉及到光纤通信技术和光电信号处理技术，具体涉及一种测量电光强度调制器啁啾参数频率响应特性的装置与方法。
背景技术：
在现代光纤通信中，光信号的啁啾是限制通信网络光信号高速率、高质量传输的重要因素之一，因而也是评价光信号质量好坏的一项重要参数，光信号的啁啾来源于直接或间接调制激光信号所导致光信号的相位变化。电光强度调制器作为典型的电光外调制器，是现代光通信系统中最基本和最关键的光电子器件之一。带啁啾的光信号进入接收机时，产生误码情况，啁啾系数越大，误码率越高，降低通信质量。从而精确测量电光强度调制器的啁啾在光纤通信中是十分必要的。啁啾是电光强度调制器本身固有的，其实质是制作电光强度调制器的光学晶体材料本身的光学性质引起的，它具有电光效应和非线性光学效应，主要由于它的线性电光效应，在外加电场时将导致出现两个不同的折射率，光信号通过时使其相位改变发生频移。目前大多数关于对测量电光强度调制器啁啾的报道，都只指出电光强度调制器的啁啾与其偏置电压之间的关系，而默认在调制频率变化的情况下，电光强度调制器的啁啾恒定不变(见文献 F.Devaux, Y.Sorel, J.F.Kerdiles.Simple measurement offiber dispersion and of chirp parameter of intensity modulated light emitter.Journal of Lightwave Technology,1993，Vol.11，N0.12，pp.1937-1940.)。而实际上，电光强度调制器的啁啾在不同的调制频率下，其值是发生改变的(见文献WeiYuxin, ZhaoYong, Yang Jianyi, Wang Minghua, Jiang, Xiaoqing.Chirp characteristicsof silicon mach—zehnder modulator under small-signal modulation.Journal ofLightwave Technology, 2011 , Vol.29, N0.7, pp.1011-1017.),但此方法只指出在有限的几个调制频率下电光强度调制器啁啾参数的变化值，而没有指出电光强度调制器的啁啾参数是具体如何随着调制频率的变化而改变的。利用光纤频率响应法测量电光强度调制器啁啾参数的方法已被证实(见文献王安斌，伍剑，张帆，林金桐.频率响应法测量光强度调制器啁啾参数.半导体学报，2003年I月，第24卷第I期.)，该方法是在小信号调制的情况下，从网络分析仪上观察由于边带信号与载波信号相干涉而产生谐振频率峰，从这些谐振频率峰可以得到准确、可重复测量的啁啾参数值，这种方法有利于对目前常用的基于光强度调制器的光发射机进行综合评价，但此方法同样只指出电光强度调制器的啁啾与其偏置电压之间的关系，而默认在调制频率变化的情况下，电光强度调制器的啁啾参数恒定不变。

发明内容
针对 上述现有技术，本发明的目在于提供一种测量电光强度调制器啁啾参数频率响应特性的装置与方法，旨在解决现有技术中无法测量电光强度调制器的啁啾参数随调制频率变化的技术问题。其利用光纤频率响应法得到频率响应曲线，由此测量数据计算得到电光强度调制器啁啾参数频率响应的特性曲线，从而可以分析在各个不同的调制频率下的电光强度调制器的啁啾参数的变化值。为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
一种测量电光强度调制器啁啾参数频率响应特性的装置，其特征在于，包括可调谐激光器(I)、偏振控制器(2)、待测电光强度调制器(3)、微波信号源(4)、第一光连接器(51)、第二光连接器(52)、色散光纤组(6)、光功率计(7)、光电探测器(8)、微波功率计(9)、数据采集卡(10)、计算机(11);
所述可调谐激光器(I)、偏振控制器(2)、待测电光强度调制器(3)、第一光连接器(51)、色散光纤组(6)、第二光连接器(52)、光电探测器(8)之间依次光路连接；所述光电探测器(8)、微波功率计(9)、数据采集卡(10)、计算机(11)、微波信号源(4)之间依次电路连接;
所述第二光连接器(52)、光功率计(7)之间为光路连接；所述色散光纤组(6)包括第一色散光纤(61)、第二色散光纤(62);所述待测电光强度调制器(3)与微波信号源(4)之间为微波电路连接 。所述可调谐激光器(I)输出的波长为λ的光波经偏振控制器(2)输入到电光强度调制器(3)，由微波信号源(4)输出的微波信号经由电光强度调制器(3)调制到光载波上，电光强度调制器(3 )输出的微波调制光载波经第一光连接器(51)进入色散光纤(6 ),然后由第二光连接器(52)进入光电探测器(8)，由光电探测器(8)输出电信号由微波功率计(9)进行功率测量即微波功率，该微波功率经数据采集卡(10)采集至计算机(11)进行数据处理与分析，得到光电探测器(8)输出的微波功率随微波信号源(4)扫描输出微波频率变化的曲线。在本发明中，所述的可调谐激光器(I)是波长可调谐的半导体激光器或光纤激光器。 在本发明中，所述的第一光连接器(51)和第二光连接器(52)为光纤连接器、光学透镜或光学棱镜。在本发明中，所述第一色散光纤和第二色散光纤为标准单模光纤、色散位移光纤或色散补偿光纤。在本发明中，所述第二色散光纤(62)的色散是第一色散光纤(61)的两倍。利用本发明提供的测量装置测量电光强度调制器啁啾参数频率响应特性的方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤一，可调谐激光器(I)输出的波长为λ的光波经偏振控制器(2)输入到电光强度调制器(3)，由微波信号源(4)输出的微波信号经由电光强度调制器(3)调制到光载波上，电光强度调制器(3)输出的微波调制光载波经第一光连接器(51)进入色散光纤(6),然后由第二光连接器(52)进入光电探测器(8)，由光电探测器(8)输出电信号由微波功率计(9)进行功率测量即微波功率，该微波功率经数据采集卡(10)采集至计算机(11)进行数据处理与分析，处理分析后得到光电探测器(8)输出的微波功率随微波信号源(4)扫描输出微波频率变化的曲线，记录第一光连接器(51)与第二光连接器(52)连接时以及第一光连接器(51)与第二光连接器(52)之间分别接入第一色散光纤(61)和第二色散光纤(62)时三种情况下的微波功率随微波信号源(4)的频率变化的曲线，分别为G、C1和C2 ；
步骤二，断开微波信号源(4)与待测电光强度调制器(3)之间的电路连接，记录这三种情况下光功率计(7)的光功率值分别为/νΛ和Λ ;利用测得的光功率值Λ)、Λ和Λ和曲线C0 对曲线 C1 和 C2 进行归一化，即 Cnl= P0C1/ (C0P1)和 Cn2= P0C2/ (C0P2)；
步骤三，分别在曲线G和&上找到所有频率不为零的微波功率极小点，将第奇数个微波功率极小点与下一个与之相邻的第偶数个微波功率极小点之间的数据翻转为负数，得到一组新的类似余玄曲线的数据点和曲线化i和化2，利用公式:
权利要求
1.一种测量电光强度调制器啁啾参数频率响应特性的装置，其特征在于，包括可调谐激光器(I)、偏振控制器(2)、待测电光强度调制器(3)、微波信号源(4)、第一光连接器(51)、第二光连接器(52)、色散光纤组(6)、光功率计(7)、光电探测器(8)、微波功率计(9)、数据采集卡(10)、计算机(11)； 所述可调谐激光器(I)、偏振控制器(2)、待测电光强度调制器(3)、第一光连接器(51)、色散光纤组(6)、第二光连接器(52)、光电探测器(8)之间依次光路连接；所述光电探测器(8)、微波功率计(9)、数据采集卡(10)、计算机(11)、微波信号源(4)之间依次电路连接; 所述第二光连接器(52)、光功率计(7)之间为光路连接；所述色散光纤组(6)包括第一色散光纤(61)、第二色散光纤(62);所述待测电光强度调制器(3)与微波信号源(4)之间为微波电路连接。
2.根据权利要求1所述的测量电光强度调制器啁啾参数频率响应特性的装置，其特征在于，所述可调谐激光器(I)输出的波长为λ的光波经偏振控制器(2)输入到电光强度调制器(3)，由微波信号源(4)输出的微波信号经由电光强度调制器(3)调制到光载波上，电光强度调制器(3)输出的微波调制光载波经第一光连接器(51)进入色散光纤(6)，然后由第二光连接器(52)进入光电探测器(8)，由光电探测器(8)输出电信号由微波功率计(9)进行功率测量即微波功率，该微波功率经数据采集卡(10)采集至计算机(11)进行数据处理与分析，得到光电探测器(8)输出的微波功率随微波信号源(4)扫描输出微波频率变化的曲线。
3.根据权利要求1所述的测量电光强度调制器啁啾参数频率响应特性的装置，其特征在于，所述的可调谐激光器(I)是波长可调谐的半导体激光器或光纤激光器。
4.根据权利要求1所述的测量电光强度调制器啁啾参数频率响应特性的装置，其特征在于，所述的第一光连接器(51)和第二光连接器(52)为光纤连接器、光学透镜或光学棱镜。
5.根据权利要求1所述的测量电光强度调制器啁啾参数频率响应特性的装置，其特征在于，所述第一色散光纤和第二色散光纤为标准单模光纤、色散位移光纤或色散补偿光纤。
6.根据权利要求1或5所述的测量电光强度调制器啁啾参数频率响应特性的装置，其特征在于，所述第二色散光纤(62)的色散是第一色散光纤(61)的两倍。
7.利用权利要求1所述的测量装置测量电光强度调制器啁啾参数频率响应特性的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一，利用测量电光强度调制器啁啾参数频率响应特性的装置记录第一光连接器(51)与第二光连接器(52)连接时以及第一光连接器(51)与第二光连接器(52)之间分别接入第一色散光纤(61)和第二色散光纤(62)时三种情况下的微波功率随微波信号源(4)的频率变化的曲线，分别为G、C11和C2 ； 步骤二，断开微波信号源(4)与待测电光强度调制器(3)之间的电路连接，记录这三种情况下光功率计(7)的光功率值分别为/νΛ和Λ ;利用测得的光功率值Λ)、Λ和Λ和曲线C0 对曲线 C1 和 C2 进行归一化，即 Cnl= P0C1/ (C0P1)和 Cn2= P0C2/ (C0P2)； 步骤三，分别在曲线G和&上找到所有频率不为零的微波功率极小点，将第奇数个微波功率极小点与下一个与之相邻的第偶数个微波功率极小点之间的数据翻转为负数，得到一组新的类似余玄曲线的数据点和曲线I和化2，利用公式:
全文摘要
本发明公开了一种测量电光强度调制器啁啾参数频率响应特性的装置与方法，涉及光电子技术领域。可调谐激光器、偏振控制器、待测电光强度调制器、微波信号源、第一光连接器、第二光连接器、单模光纤、光功率计、光电探测器、微波功率计、数据采集卡、计算机；所述可调谐激光器、偏振控制器、待测电光强度调制器、第一光连接器、色散光纤组、第二光连接器、光电探测器之间依次光路连接；所述光电探测器、微波功率计、数据采集卡、计算机、微波信号源之间依次电路连接。本发明具有测量精度高、操作方便的优点，在光纤通信系统、电光强度调制器分析、光信号处理方面具有重要的应用前景。
文档编号G01M11/02GK103234735SQ20131013752
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月19日 优先权日2013年4月19日
发明者张尚剑, 叶胜威, 邹新海, 张雅丽, 刘永 申请人:电子科技大学