[发明专利]一种马赫‑曾德尔电光调制器频率响应的测量装置与方法

说明书

技术领域

本发明属于光电子器件测试领域，具体涉及一种马赫-曾德尔电光调制器频率响应的测量装置与方法。

背景技术

马赫-曾德尔电光调制器是光通信系统和微波光子链路中的关键器件，随着工作速率和工作频率的不断提升或扩展，马赫-曾德尔电光调制器的频率响应往往影响整个系统或者链路的性能，因此对马赫-曾德尔电光调制器频率响应进行准确测量，以实现宽带电-光信号转换和优化通信系统的传输能力非常重要。

目前，测量马赫-曾德尔电光调制器频率响应方法主要有光谱分析法、扫频法和外差法。其中，光谱分析法作为电-光型器件测量的典型方法(Y.Q.Shi,L.S.Yan,A.E.Willner,"High-speed electrooptic modulator characterization using optical spectrum analysis,"Journal of Lightwave Technology.2003,21(10):2358-2367；Y.Liao,H.J.Zhou,Z.Meng,"Modulation efficiency of a LiNbO₃ waveguide electro-optic intensity modulator operating at high microwave frequency,"Optics Letters.2009,34(12):1822-1824.)，该方法通过分析光调制信号光谱的边带幅度，获得调制器件的调制系数和半波电压，但是受限于目前商用光栅光谱分析仪，分辨率较低，并且易受到激光光源的线宽影响；扫频法(X.M.Wu,J.W.Man,L.Xie,Y.Liu,X.Q.Qi,L.X.Wang,J.G.Liu,N.H.Zhu,"Novel method for frequency response measurement of optoelectronic devices,"IEEE Photon.Technol.Lett.,2012,24(7),575-577.)，该方法利用矢量网络分析仪对电-光和光-电器件的组合体进行扫频测量，获得电-光器件的频率响应的同时引入了光-电型器件的不平坦响应，需进行额外的校准，增加测量的难度和误差；外差法(A.K.M.Lam,M.Fairburn,N.A.F.Jaeger,"Wide-band electro-optic intensity modulator frequency response measurement using an optical heterodyne down-conversion technique,"IEEE Translation.Microwave.Theory Tech.,2006,54(1):240-246；A.A.Chtcherbakov,R.J.Kisch,J.D.Bull,N.A.F.Jaeger"Optical Heterodyne Method for Amplitude and Phase Response Measurements for Ultra-wideband Electro-optic Modulators,"IEEE Photonics Technology Letters,2007,19(1):18-20)，该方法通过构造下变频系统，对待测电-光器件的频率响应进行测量，这一方法系统结构复杂，会引入其它器件的影响，测量精度不高。目前对马赫-曾德尔电光调制器频率响应的测量，特别是不同调制频率下的半波电压的测量仍缺乏简单、准确、有效的测量方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有马赫-曾德尔电光调制器测量中频率分辨率低、校准困难、高带宽需求的问题，提出一种马赫-曾德尔电光调制器频率响应的测量装置与方法，实现具有高分辨、无校准、低带宽需求的电光调制器频率响应的准确测量。

一种马赫-曾德尔电光调制器频率响应的测量装置，其包括：激光器、待测马赫-曾德尔电光调制器、第一信号源、第二信号源、第三信号源、合路器、光电探测器、频谱分析模块、以及控制及数据处理模块；所述的第一信号源与第二信号源经过合路器加载在待测马赫-曾德尔电光调制器的驱动电极上，所述的第三信号源加载在待测马赫-曾德尔电光调制器的偏置电极上；光电探测器用于将电光调制器输出的光信号转换为电信号，然后利用频谱分析模块进行记录与分析，控制及数据处理模块对第一信号源、第二信号源的频率进行扫频控制，并同步提取与处理频谱分析模块中所需频率成分的幅度信息，求出不同调制频率下的半波电压，即获得待测马赫-曾德尔电光调制器的频率响应。