[发明专利]光延迟器件的延迟参数的测量方法

说明书

光延迟器件的延迟参数的测量方法，旨在于提供一种能够满足任意波长、测量系统简单、测量范围大、测量精度高的需求。测量基于移频外差干涉装置，在该装置中窄线宽激光器输出的光载波通过光分束器送入外差干涉仪的两臂，上臂经过光移频器进行频移，下臂经过待测光延迟器件进行延迟，两臂的光信号在外差干涉仪的末端通过光合束器合束后，送入到光电探测器检测，转换为电信号，并输入到信号分析与处理模块进行处理，得到光电流的功率谱密度函数，利用功率谱密度函数中参考移频频率同侧出现的第一个和第二个谷值所对应的频率，可以计算得到外差干涉仪两臂的相对光延迟时间，然后去掉待测光延迟器件，将光分束器的输出端下臂和光合束器的输入端下臂直接光连接，重复实验操作，计算得到无待测光延迟器件时外差干涉仪两臂的相对光延迟时间，将得到的两个相对光延迟时间相减即为待测光延迟器件的绝对光延迟时间。

技术领域

本发明属于光学技术领域中的测量技术，具体涉及光延迟器件的延迟参数的测量方法。

背景技术

光延迟器件由于其具有高精度延迟、高可靠性、低插入损耗等优点，而被广泛应用于高速光通信系统中。在波分复用系统中，光延迟时间与通信带宽、误码率等相关重要参数密切相关。在光控相控阵天线系统中，精确的光延迟时间测量用来控制特定传输方向的传输信号的延迟。并且在光延迟器件的研制过程中，精确的测量光延迟时间，能够更好地帮助其实现光延迟性能。因此简单且精确的光延迟器件的延迟参数的测量方法在高速光通信系统中尤为重要。

目前光延迟器件的延迟参数的测量方法主要有电学方法和光学方法。电学方法主要是基于矢量网络分析仪或示波器的测量方法，矢量网络分析仪测量的是连续波信号通过被测件时的群时延(D.Ballo,“Measuring Absolute Group Delay of MultistageConverters,”Microwave Conference,2003,European.IEEE,2003:89-92.)，由于其具有相位测量能力，它可以测得被测件的相频响应，通过对相频响应曲线求微分就可以直接测得被测件的时延特性，可以测量线性和变频器件，测量的不确定度比较低，但是整个实验系统比较复杂。示波器测量的是连续波、脉冲或已调信号通过被测件时的时延(万力劢,“基于示波器的调制系统时延测量,”国外电子测量技术,2013,32(5):34-36.)，但是无法对失真大的被测件进行时延测量。而传统的光学测量方法主要是利用干涉，采用各种光学干涉仪，形成干涉条纹，通过测量光程的改变量，从而得到光延迟时间，但是这种测量系统主要依赖于精密调整光程，测量误差较大。另外一种是光学自相关方法测量光延迟时间，采用自相关仪，测量的是相对光延迟时间，并且测量光延迟时间的范围受限于相关仪的量程，大约在ps量级，μs量级的光延迟就不能进行测量(王竞,李建中,温伟峰,“利用自相关方法实现光脉冲时间延迟精确测量,”中国光学,2015,8(2):270-276.)。

发明内容

为了解决以上电学方法系统复杂，光学方法测量范围小、误差大的问题，本发明旨在提供一种简单、易操作、可测绝对光延迟时间的方法，测量范围比较大，并且测量的不确定度较低。

本发明的光延迟器件的延迟参数的测量方法，包括以下步骤：

步骤1：构建测量装置。所用到的移频外差干涉仪包括窄线宽激光器、外差干涉仪、光电探测器和信号分析与处理模块，所述窄线宽激光器、外差干涉仪和光电探测器依次光连接，所述光电探测器与信号分析与处理模块电连接，所述外差干涉仪包括光分束器、光移频器、待测光延迟器件和光合束器，所述光分束器的输出端上臂、所述光移频器和所述光合束器的输入端上臂依次光连接，所述光分束器的输出端下臂、所述待测光延迟器件和所述光合束器的输入端下臂依次光连接；