基于雙通道馬赫曾德爾調制器的光矢量網絡分析儀系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于雙通道馬赫曾德爾調制器的光矢量網絡分析儀系統(tǒng)，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制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制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制器的偏置電壓輸入端口1與三通道直流電壓源的輸出端口1相連，該雙通道馬赫曾德爾調制器的偏置電壓輸入端口2與三通道直流電壓源的輸出端口2相連，該雙通道馬赫曾德爾調制器的偏置電壓輸入端口3與三通道直流電壓源的輸出端口3相連；一光帶通濾波器的輸入端與雙通道馬赫曾德爾調制器的輸出端相連；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】基于雙通道馬赫曾德爾調制器的光矢量網絡分析儀系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過光矢量網絡分析儀系統(tǒng)，具體來說是一種基于雙平衡馬赫曾德爾調制器實現精確測量的光矢量網絡分析儀系統(tǒng)，屬于微波光子學【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(wěn)定性、易于操作等特點，廣泛應用于長距離通信、區(qū)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(fā)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(tǒng)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干涉法，但這兩種方法都是依靠波長可調諧的激光器進行測量，測量精度取決于激光器的波長掃描精度，一般大于lpm，精度較低，且穩(wěn)定度差。最近提出了利用單邊帶調制的測量方法，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(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種基于雙通道馬赫曾德爾調制器的光矢量網絡分析儀系統(tǒng)，其是利用單邊帶調制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(fā)明提供一種基于雙通道馬赫曾德爾調制器的光矢量網絡分析儀系統(tǒng)，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制器，其光輸入端與光源的輸出端相連，該雙通道馬赫曾德爾調制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制器的偏置電壓輸入端口 I與三通道直流電壓源的輸出端口 I相連，該雙通道馬赫曾德爾調制器的偏置電壓輸入端口 2與三通道直流電壓源的輸出端口 2相連，該雙通道馬赫曾德爾調制器的偏置電壓輸入端口 3與三通道直流電壓源的輸出端口 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制器的輸出端相連；
[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(fā)明具有以下有益效果:利用單邊帶調制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(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，其中:
[0016]圖1示出了本發(fā)明提出的基于雙通道馬赫曾德爾調制器的光矢量網絡分析儀系統(tǒng)的結構示意圖；
[0017]圖2示出了所述雙平衡馬赫曾德爾調制器的結構。

【具體實施方式】
[0018]請參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種基于雙通道馬赫曾德爾調制器的光矢量網絡分析儀系統(tǒng)的結構示意圖，該系統(tǒng)包括:
[0019]一光源1，所述光源I是半導體窄線寬激光器，其用于產生光載波；
[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，并可掃頻輸出，其用于產生連續(xù)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(wěn)定的直流電壓，為雙通道馬赫曾德爾調制器4提供偏置電壓；
[0022]—雙通道馬赫曾德爾調制器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，偏置電壓輸入端口 I與三通道直流電壓源3的輸出端口 I相連，偏置電壓輸入端口 2與三通道直流電壓源3的輸出端口 2相連，偏置電壓輸入端口 3與三通道直流電壓源3的輸出端口 3相連；
[0023]該雙通道馬赫曾德爾調制器包含兩個子馬赫曾德爾調制器，在一路馬赫曾德爾調制器上加微波信號，進行雙邊帶調制，另一路馬赫曾德爾調制器不加微波信號，只有光載波通過，通過調節(jié)偏置電壓2和偏置電壓3實現兩路光載波的干涉相加和干涉相消；
[0024]一光帶通濾波器5，其輸入端與雙通道馬赫曾德爾調制器4的輸出端相連，所述光帶通濾波器5是基于硅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，其用于濾除所述雙通道馬赫曾德爾調制器4輸出的光載波信號的下邊帶，實現單邊帶調制；
[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,其用于放大所述光帶通濾波器5輸出的單邊帶調制信號；
[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的中心波長小于光被測器件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是光電二極管或光電倍增管，用于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，用于探測光電探測器8輸出的微波信號的幅度和相位，并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制器4的結構，其包含兩個子馬赫曾德爾調制器，在一路馬赫曾德爾調制器(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(jié)偏置電壓1，使MZMl工作在線性區(qū)，即進行雙邊帶調制，另一路馬赫曾德爾調制器(MZMl)不加微波信號，只有光載波通過，通過調節(jié)偏置電壓2和偏置電壓3，控制上下兩路光載波的相位，實現兩路光載波的干涉相加和干涉相消。
[0031]整個系統(tǒng)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(jié)雙平衡馬赫曾德爾調制器4的偏置電壓1，使上一路馬赫曾德爾調制器工作在線性區(qū)，實現雙邊帶調制，調節(jié)偏置電壓2和偏置電壓3使上下兩路的光載波干涉相加，微波源2設置為掃頻模式，經帶通濾波器5后，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后，光信號轉變?yōu)槲⒉ㄐ盘?，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，并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(jié)雙平衡馬赫曾德爾調制器4的偏置電壓1，使上一路馬赫曾德爾調制器工作在線性區(qū)，實現雙邊帶調制，調節(jié)偏置電壓2和偏置電壓3使上下兩路的光載波干涉相消，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后，上邊帶都經過光待測器件7，經光電探測器8后，光信號轉變?yōu)槲⒉ㄐ盘?，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，并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(fā)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(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)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(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于雙通道馬赫曾德爾調制器的光矢量網絡分析儀系統(tǒng)，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制器，其光輸入端與光源的輸出端相連，該雙通道馬赫曾德爾調制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制器的偏置電壓輸入端口 I與三通道直流電壓源的輸出端口 I相連，該雙通道馬赫曾德爾調制器的偏置電壓輸入端口 2與三通道直流電壓源的輸出端口 2相連，該雙通道馬赫曾德爾調制器的偏置電壓輸入端口 3與三通道直流電壓源的輸出端口 3相連； 一光帶通濾波器，其輸入端與雙通道馬赫曾德爾調制器的輸出端相連； 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所述的基于雙通道馬赫曾德爾調制器的光矢量網絡分析儀系統(tǒng)，其中所述光源是半導體窄線寬激光器。
3.根據權利要求1所述的基于雙通道馬赫曾德爾調制器的光矢量網絡分析儀系統(tǒng)，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所述的基于雙通道馬赫曾德爾調制器的光矢量網絡分析儀系統(tǒng)，其中所述光帶通濾波器是基于硅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所述的基于雙通道馬赫曾德爾調制器的光矢量網絡分析儀系統(tǒng)，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所述的基于雙通道馬赫曾德爾調制器的光矢量網絡分析儀系統(tǒng)，其中所述光源的中心波長小于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所述的基于雙通道馬赫曾德爾調制器的光矢量網絡分析儀系統(tǒng)，其中所述光電探測器是光電二極管或光電倍增管。
8.根據權利要求1所述的基于雙通道馬赫曾德爾調制器的光矢量網絡分析儀系統(tǒng)，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(yōu)先權日:2014年10月9日
【發(fā)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