[发明专利]一种相位调制器半波电压测量系统及测量方法

说明书

技术领域

本发明属于光电子技术和微波光子学领域中针对相位调制器半波电压的测量系统及其测量方法，特别是一种针对高速相位调制器半波电压的测量系统及其测量方法。

技术背景

相位调制器在光通信、微波光子滤波器、ROF等领域有广泛的应用。电光相位调制器调制的基本原理是利用晶体或各向异性聚合物的电光效应，即通过改变晶体或异性聚合物的外加电压来使其折射率改变，从而改变通过光波的相位。相位调制器具有结构简单、插入损耗较低、无需外加偏置等优点。半波电压是相位调制器最重要的参数之一，其表征了相位调制器的调制效率等，然而半波电压是随相位调制器的调制频率变化的，因此、准确测量调制器各频率的半波电压、特别是准确测量高速调制器各频率的半波电压是了解其特性以及正确使用调制器的基础。相位调制器各个频率下半波电压的值一般是经实验测定，测定方法通常采用光谱分析法、即利用正弦信号对通过待测相位调制器的光波进行调制，并将相位调制器输出的光信号输入光谱分析仪进行分析，得到光波的边带和副载波相对强度，并且由此计算出相位调制器的半波电压。

光谱分析法中的carriernulling（载波抑制）法只适用于对较大幅度信号的调制，FSB/carrierintensity ratio（边带载波比）方法可应用于小幅度信号的调制(见文献Yongqiang Shi,Lianshan Yan,and Alan Eli Willner.High-Speed Electrooptic Modulator Characterization Using Optical Spectrum Analysis.Journal of Lightwave Technology，Vol.21,No.10,October 2003.)。上述FSB/carrier intensity ratio法是通过待测相位调制器对由激光发生器输入的光波信号进行调制，然后将调制后的光波信号输入光谱分析仪、得到光波边带和副载波强度比I(ω₀+ω_m)/I(ω₀)，并且记录此时正弦调制信号的幅度值V_m；在小幅度信号近似的情况下可由下式得到半波电压：

Vπ(f)≈πVm2I(ω0±ωm)I(ω0)]]>

式中V_π为所得半波电压，f为正弦波信号的频率,V_m为正弦波信号幅度值，ω₀及ω_m分别为基带和第一边带的频率，I(ω₀+ω_m)及I(ω₀)分别为第一边带和基带的强度值。

然而光谱分析法受制于现有光谱分析仪的分辨率，光谱分析法中光谱频率的分辨率为一般为1.25GHz（0.01nm）左右，因而上述光谱分析法存在测量频率的分辨率低、造成可测量的频率点少，可测频点之间的间隔大、所得半波电压的测量值少，造成某些需要测量的频率点的半波电压无法直接通过实验测得、只能用与其相邻可测频率点的半波电压或相邻两频率点半波电压的平均值代替，因而此类方法存在可测频率的分辨率低、适应性及测量的精度差，难以确保高速相位调制器使用性能的发挥并难以满足实际应用的要求，以及所用测量仪器的成本高等缺陷。

发明内容