[发明专利]基于双音调制的光电探测器频响测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于双音调制的光电探测器频响测量方法，将两路具有不同频率ω₁、ω₂的微波信号调制于同一路光载波上，生成抑制载波的光双边带信号；使用待测光电探测器将所述抑制载波的光双边带信号转换为电信号，提取出其中的上变频和下变频信号分量，并据此计算获得待测光电探测器的幅相响应。本发明还公开了一种基于双音调制的光电探测器频响测量装置。相比现有技术，本发明可有效减小测量过程中引入的测量误差，提高测量精确度并提升动态范围。

技术领域

本发明涉及一种光电探测器频响测量方法，属于光电器件测量和微波光子学相交叉的技术领域。

背景技术

测试测量技术是众多科学研究和科技事业的必要基础，其自身的发展速度和水平直接或间接地影响着各种科技创新的进展。自20世纪70年代光纤通信诞生以来，不断进步的光谱响应测试技术推动了该产业的飞速发展，将人类快速带入了信息时代，彻底改变了人们的生活方式。如今，光纤通信系统几乎取代了所有的有线通信方式，成为国家信息高速公路和国民经济信息化的重要基础。当前，虽然大容量光纤通信的单光纤传输容量已高达20Tbit/s，但不断涌现的新业务、不断提高的服务质量要求以及不断指数增长的接入设备对光通信系统的信息容量提出了越来越高的要求。下一代超大容量光通信系统的关键器件高速光电探测器的研制、生产和应用，迫切需要高分辨率、大带宽、高精度的频谱响应测试技术和仪器作为支撑。

光电探测器是光纤通信系统的关键器件之一，其研制、检测和应用需首先测量频谱响应。上个世纪五十年代，人们已经开始光电探测器频谱响应测量的研究，现今已经发展出了诸多光电探测器频谱响应测试方法，大致可分为两类：时域法和频域法。但是每一种方法都有自身的缺点，所以，迫切要求研究新的测量方法来提高光电探测器频率响应测量技术的测量精确度及测量带宽。

中国发明专利CN107741525A公开了一种《光电探测器频率响应测量方法及装置》，其通过载波移频信号和抑制载波的光双边带扫描信号进行拍频，实现微波光子混频，通过提取待测光电探测器输出的上、下变频光电流信号中的幅度和相位信息，并结合输入探测信号的功率数据，最后计算出待测光电探测器的频谱响应信息。该技术的频率响应测量带宽受限于现有电光调制器的带宽。现有成熟商用的电光调制器的3dB模拟带宽仅为25GHz，这使得频率响应测量带宽一般仅能达到25GHz。然而，现有成熟的商用光电探测器的3dB模拟带宽是光电调制器的两倍以上，大于50GHz。该技术难以获得带宽大于50GHz光电探测器的频率响应。

中国发明专利CN110632388A公开了一种基于混频的光电探测器频响测量方法，该方法使用角频率为Δω和ω_e的两路微波信号对两路同源光载波分别进行调制，分别得到载波抑制的光单边带调制信号和载波抑制的光双边带调制信号，其中ω_e＜Δω；将载波抑制的光单边带调制信号和载波抑制的光双边带调制信号耦合后输入待测光电探测器，并测量出待测光电探测器所输出光电流信号中的Δω+ω_e分量和Δω-ω_e分量；根据测得的数据计算出待测光电探测器在Δω+ω_e和Δω-ω_e频率处的频率响应。该技术在计算最终的频率响应过程中，由于需要上下两路的光功率，从而对测量结果产生非线性误差；此外，由于该系统使用的两路信号，外界各种因素的干扰以及系统的非线性，使得无法对系统的相位响应进行测量。

因此，迫切需要研究新型的测量方法来提高光电探测器频率响应测量技术的测量精确度及测量带宽。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种基于双音调制的光电探测器频响测量方法，可有效减小测量过程中引入的测量误差，提高测量精确度并提升动态范围。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：