[发明专利]一种电光相位调制器射频参数的测量方法与装置

说明书

本发明涉及一种电光相位调制器射频参数的测量方法与装置，用于解决电光相位调制器的射频参数测量过程中相位不可直接测量以及相位抖动问题，包括激光器、保偏光纤分路器、待测电光相位调制器、相位调节器、保偏光纤耦合器、分光器、光电探测器和MZ干涉环路相位稳定控制电路、矢量网络分析仪。相位调节器用于对光载波相位进行调节，待测电光相位调制器对光载波进行调制，两路信号经耦合后经过分光器分成两束，一束光经光电转换后进入矢量网络分析仪，另一束进入MZ控制电路，与相位调节器构成环路，实现对测量过程中由于光纤长度、温度、环境等的影响引起的相位抖动的补偿及控制，进而更准确地对待测电光相位调制器的射频参数进行测量。

技术领域

本发明涉及一种电光相位调制器射频参数的测量方法与装置，属于光电器件的测量(光通信)和微波光子学技术领域。

背景技术

常见的电光相位调制器是一种由铌酸锂(LiNbO₃)晶体材料制成的电光调制器。它的基本原理是电光效应，即通过加载电压的变化控制光传输介质的折射率，从而引起输出的光信号的相位的变化，实现电光相位调制。

电光调制器作为组成微波光子系统的重要器件，它的性能与整个系统的性能好坏有至关重要的联系。电光相位调制器作为较简单的一种电光调制器，具有成本低、结构简单、插入损耗低、线性度高等优点。

但是，经相位调制后的信号不能由光电探测器直接探测。因为在相位调制过程中产生了一系列边带，但是这些边带和载波之间都有特定的相位和幅度关系，使得任何一个拍频信号都存在另一个与之等大反相的拍频信号，它们相互抵消，从而导致除了直流电流外这些边带在光电探测器上拍频后不能产生任何的信号。换句话说，相位调制器(PM)改变的是光的相位而非幅度，因此基于平方率检波的光电探测器无法感知光载波的相位。因此需要进行相位调制到强度调制(PM-IM)的转换。

进行PM-IM的转换方法有基于光纤色散特性的转换法、外差法、内差法、基于布里渊选择边带放大效应的转换法等，但是这些方法都有其局限性。基于光纤色散特性的转换法会引起接收信号的功率损失，并且当光纤链路的距离很短或者使用色散位移光纤时，光纤色散引入的PM-IM的转换效应将会消失。外差法中温度和光纤抖动会导致光相位和偏振的波动，从而在光电探测过程形成噪声。内差法存在光功率损耗和偏置点漂移的问题。基于布里渊选择边带放大效应的转换法也存在成本高、偏置漂移等局限。

发明内容

为了解决电光相位调制器的射频参数测量过程中遇到的相位不可直接测量以及相位抖动的问题，本发明提出了一种电光相位调制器射频参数的测量方法与装置。

本发明为解决上述问题所采用的装置，包括激光器、保偏光纤分路器、待测电光相位调制器、相位调节器、保偏光纤耦合器、分光器、光电探测器和Mach-Zehnder(MZ)干涉环路相位稳定控制电路、矢量网络分析仪。其中相位调节器的作用是调节相位，可由一个已知的相位调制器等代替。

光源输出端口与保偏光纤分路器相连，保偏光纤分路器的两路输出分别与待测电光调制器、相位调节器相连，矢量网络分析仪输出端与待测相位调制器射频输入端相连，待测电光调制器与相位调节器的输出端分别与保偏光纤耦合器的两输入端相连，保偏光纤耦合器的输出端口与分光器相连，分光器的小信号光进入MZ干涉环路相位稳定控制电路,其输出与相位调节器的输入端相连，分光器的另外一路光信号进入另一光电探测器后输出，输出信号进入矢量网络分析仪。

上述MZ干涉环路相位稳定控制电路由光电探测器、前置放大电路、低通滤波器、模数转换、数字处理单元、数模转换和驱动电路构成。

本发明电光相位调制器的射频参数测量方法，包括以下步骤：

1)激光器产生波长为λ的光波进入保偏光纤分路器(50∶50)，分路器的两个输出分别进入待测的电光相位调制器和相位调节器。