[发明专利]一种电光强度调制器谐波失真测量方法

说明书

技术领域

本发明属于光电技术领域，涉及光电信号处理技术，具体涉及一种用于分析电光强度调制器的非线性谐波失真的方法。

背景技术

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。常用的电光强度调制主要有马赫曾德尔(M-Z，Mach-Zahnder)调制器和电吸收调制器两种，其分别利用电光效应和Franz-Keldysh吸收边红移效应工作。如图1所示，在电光强度调制器的端口1输入直流光信号，同时将电信号通过端口2加载在电光强度调制器上，在端口3可获得按照电信号变化的光强输出。相对于激光器的直接调制，电光调制在激光器外部，比直接调制的调制速率高，调制带宽也要宽的多。

实际的调制过程中，由于电光强度调制器的不完全线性，即输出光的强度跟调制电压不是理想的线性关系，使得输出信号会产生谐波失真。虽然，谐波失真的大小是衡量电光强度调制器线性度好坏的重要标准，典型的测量方法是对输出信号进行频谱测量，据文献报道，Shim J，Liu B，Piprek J等人已经提出利用快速傅立叶变换方法分析不同电注入功率下电吸收调制器输出光信号的谐波分量，实现了对电光模拟调制的谐波失真分析(见文献Shim J，Liu B，Piprek J and Bowers J E.Nonlinear properties of traveling-wave electroabsorption modulator.IEEE Photonics Technology Letters，2004，16(4)：1035-1037.)。这种方法对信号失真分辨率较高，且已被广泛用于信号分析，但是测量或者计算过程非常繁琐，且仪器成本较高。M.S.Islam等人提出将M-Z强度调制器的传输曲线视作理想余弦函数，采用贝塞尔级数展开分析其调制谐波特性，(见文献M.Shahidul Islam and M.Saiful Islam，Analytical Technique to Mitigate the Effects of Composite Second Order and Composite Triple Beat in Mach-Zehnder Modulator，International Conference on Computers and Devices for Communication，2009.)。这一方法只适用于M-Z调制器，且实际上由于制作工艺的非对称性使得调制器传输曲线并非严格的余弦函数，造成测量误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种电光强度调制器谐波失真的测量方法，利用多项式函数表征电光强度调制传输曲线，计算单频电调制信号下输出信号的谐波分量，实现非线性失真分析。

本发明提出了一种电光强度调制器谐波失真的测量方法，其特征包含以下步骤：

步骤1测量传输曲线

设定电光强度调制器的输入直流光强P_d和驱动电信号x(t)＝V_b+V_mcosω_et的角频率ω_e、平均电压V_b和电压幅度V_m，将电压信号依次从V_b-V_m变化到V_b+V_m，记录输出光强P_i(i＝1，2，...，n)，从而测量得到电光强度调制传输曲线P_i＝h(x_i)(i＝1，2，...，n)；

步骤2构建传输函数

将步骤1中得到的传输曲线用多项式函数进行最小二乘拟合，多项式函数的阶次m与拟求最高谐波次数相同，如此，构建得到传输函数x∈[V_b-V_m，V_b+V_m]；

步骤3失真计算

步骤3a：将输入参量x(t)＝V_b+V_mcosω_et代入步骤2中得到的传输函数

步骤3c：利用系数p_k计算电光强度调制的k次谐波失真结果d_k＝|p_k/p₁|，k＝2，3，...，m。

本发明的实质该方法在测得传输曲线的基础上，利用传输函数直接计算任意单频输入信号的电光强度调制输出谐波失真，实现失真分析。