[发明专利]一种光器件测量方法及测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光器件测量方法，尤其涉及一种利用基于光单边带调制的测量系统测量光器件的方法，属于光器件测量、微波光子学技术领域。

背景技术

随着光子技术的快速发展和不断完善，高精度光器件亟待研制，要研制出高精度的光器件，必须辅以高精度的测量技术。然而，现有光器件测量技术存在的测量精度不高、无法实现多维度参数测量等诸多问题，使得高精度光器件的研制无法取得突破性进展。此外，已有的高精度光器件（如微环、微球等高Q值微谐振器等）无法在光子系统中发挥最大效用。为了实现高精度的光器件测量，1998年J.E.Roman提出了基于光单边带调制的光矢量分析方法[J.E.Román,M.Y.Frankel,and R.D.Esman,Spectral characterization of fiber gratings with high resolution,Opt.Lett.,vol.23,no.12,pp.939-941,Jun.1998.]。这种方法的本质是将光域的扫频操作转换到电域进行，受益于成熟的电频谱分析技术，其测试精细度有了质的飞跃。

图1是典型的基于光单边带调制技术的光器件测量装置的结构示意图，主要包括光源、微波扫频源、单边带调制单元、光探测器、幅相接收单元以及主控单元。其工作原理如下：首先，利用光单边带调制单元将微波扫频源产生的微波信号调制到光源输出的光载波上，输出光单边带探测信号；使该光单边带探测信号经待测器件后送至光探测器，进行光电转换；然后，以微波扫频信号为参考，利用微波幅相接收单元提取光探测器输出的微波信号的幅度相位信息；最后，通过主控单元接收、存储并处理微波幅相接收机提取的幅度相位信息，从而得到待测光器件的传输函数。

受限于现有的光单边带调制技术，无法实现理想的光单边带调制，光调制信号中往往存在高阶边带，测量过程中将引入十分可观的测量误差，测量系统的动态范围也将受到限制。虽然该测量装置具有无与伦比的测量精细度（理论上可达到与电频谱分析技术相同的精度），但较大测量误差的存在使得该技术难以走向实用，当前尚未有有效解决方案的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有基于光单边带调制的光器件测量技术的不足，提供一种光器件测量方法，能够有效消除光单边带探测信号中的高阶边带所导致的测量误差，在确保测量精细度的前提下，实现光器件的高精确度测量。

本发明的光器件测量方法，首先将微波扫频信号通过光单边带调制单元调制于光载波上，生成光单边带探测信号；使光单边带探测信号通过待测光器件后，利用光探测器将其转换为电信号；以所述微波扫频信号作为参考，提取出所述电信号中的幅度和相位信息；最后对所提取出的幅度和相位信息进行计算处理，得到待测光器件的响应函数；所述测量方法具体包括以下步骤：

步骤1、在光单边带调制单元与光探测器之间不级联待测光器件的条件下，分别采用完整光单边带探测信号以及滤除光载波的光单边带探测信号测量系统的响应函数；然后用前者的响应函数减去后者的响应函数，得到消除误差后的系统响应函数；

步骤2、在光单边带调制器与光探测器之间级联待测光器件的条件下，分别采用完整光单边带探测信号以及滤除光载波的光单边带探测信号测量系统与待测光器件的联合响应函数；然后用前者的联合响应函数减去后者的联合响应函数，得到消除误差后的联合响应函数；

步骤3、用消除误差后的联合响应函数除以消除误差后的系统响应函数，得到消除误差后的待测光器件的响应函数。

根据本发明的发明思路，还可得到一种光器件测量系统，包括：光源、微波扫频源、光单边带调制单元、光探测器、幅相接收单元及主控单元；光单边带调制单元将微波扫频源输出的微波扫频信号调制到光源输出的光载波上，生成光单边带探测信号；光探测器用于将经待测光器件传输的光单边带探测信号转换为电信号输出；微波幅相接收单元用于以微波扫频源输出的微波扫频信号为参考，提取光探测器输出的电信号的幅度和相位信息；主控单元用于对光源和微波扫频源进行控制，并进行数据存储、处理和结果显示；还包括串接于光单边带调制单元与光探测器之间光路中的光滤波器，可将光单边带调制单元输出的光单边带探测信号中的光载波滤除。

优选地，所述光滤波器为可调光滤波器，至少可调整为两种状态：一种是对光单边带调制单元输出的光单边带探测信号不产生影响，另一种是将光单边带调制单元输出的光单边带探测信号中的光载波滤除。