Rin测量方法
【专利摘要】本发明提供一种RIN测量方法，该方法应用在RIN测量装置中，其包括：控制放大器通电，以使频谱仪测量出第一噪声谱密度；控制光发射装置、光衰减器和探测器通电，并控制光衰减器对光发射装置提供的光的功率大小进行调节；针对每次调节，根据该次调节后，电流计测量出的通过探测器的电流、频谱仪测量出的第二噪声谱密度以及第一噪声谱密度，并基于RIN、T(ω)×G(ω)、电流、第二噪声谱密度和第一噪声谱密度之间的对应关系建立方程式，其中T(ω)表示探测器的归一化频率响应函数，G(ω)表示放大器的增益谱；根据各次调节后建立的方程式构建方程式组，并根据方程式组计算出RIN。通过本发明，可以提高RIN测量的准确度，并降低RIN测量成本。
【专利说明】
R IN测量方法
技术领域
[0001 ] 本发明属于光发射装置性能测试领域，具体涉及一种RIN(Relative Intensity Noise，相对强度噪声)测量方法。
【背景技术】
[0002] 随着光发射装置(诸如激光器和LED灯等)在生产生活中的广泛应用，如何准确测 量光发射装置提供的光的质量好坏，从而确定光发射装置的质量成为人们越来越关注的问 题，其中RIN为衡量光质量好坏的重要指标之一。目前，在采用RIN测量装置对光进行RIN测 量时，通常首先需要测量出RIN测量装置中探测器的归一化频率响应函数T( co )和放大器的 增益谱G( ? )，然后基于T( ? )和G( ? )确定RIN。
[0003] 然而，传统地通常采用其他测试装置对探测器的归一化频率响应函数T( co )和放 大器的增益谱G( co )进行分别测量，在该测量过程中由于测试装置的测试准确度各有不同， 因而可能存在T( )和G( )的测量准确度较低的问题，从而可能导致RIN的测量准确度较 低，且该测量方式成本较高。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种RIN测量方法，以解决目前RIN测量方式存在的准确度较低且成本 较高的问题。
[0005] 根据本发明实施例的第一方面，提供一种RIN测量方法，所述方法应用在RIN测量 装置中，所述RIN测量装置包括依次连接的光发射装置、光衰减器、探测器、放大器和频谱 仪，以及与所述探测器连接的电流计，所述方法包括：
[0006] 控制所述放大器通电，以使所述频谱仪测量出第一噪声谱密度；
[0007] 控制所述光发射装置、所述光衰减器和所述探测器通电，并控制所述光衰减器对 所述光发射装置提供的光的功率大小进行调节；
[0008] 针对每次调节，根据该次调节后，所述电流计测量出的通过所述探测器的电流、所 述频谱仪测量出的第二噪声谱密度以及所述第一噪声谱密度，并基于RIN、T( co ) XG( co )、 所述电流、所述第二噪声谱密度和所述第一噪声谱密度之间的对应关系建立方程式，其中T (?)表示所述探测器的归一化频率响应函数，G( co )表示所述放大器的增益谱；
[0009] 根据各次调节后建立的方程式构建方程式组，并根据所述方程式组计算出所述 RIN〇
[0010] 在一种可选的实现方式中，所述方法还包括：
[0011]根据所述方程式组计算出T( ? ) XG( ? )。
[0012] 在另一种可选的实现方式中，所述基于RIN、T( ? ) XG( ? )、所述电流、所述第二噪 声谱密度和所述第一噪声谱密度之间的对应关系建立方程式包括：
[0013]
建立方程式，其中Id表示所述电 流，R表示所述探测器的负载电阻，RIN( ? )表示所述RIN，Nc>n( ? )表示所述第二噪声谱密度， N〇ff( 〇 )表不所述第一噪声谱密度。
[0014] 在另一种可选的实现方式中，所述调节的次数至少为2次。
[0015] 在另一种可选的实现方式中，所述根据所述方程式组计算出所述RIN包括:采用最 小二乘法对所述方程式组中各个方程式进行曲线拟合，从而计算出所述RIN。
[0016] 本发明的有益效果是：
[0017] 1、本发明通过对光发射装置提供的光的功率进行调节，针对每次调节，根据该次 调节后，电流计测量出的通过探测器的电流、光发射装置、光衰减器和探测器通电时频谱仪 测量出的第二噪声谱密度以及仅放大器通电时频谱仪测量出的第一噪声谱密度，基于RIN、 T( ? ) XG( co )、电流、第二噪声谱密度和第一噪声谱密度之间的对应关系建立方程式，并根 据各次调节后建立的方程式构成的方程式组计算出RIN，可以避免采用其他测试装置对T (? )、G( co )分别进行单独测量，从而减少在对T( co )、G( co )分别进行单独测量的环节中所 引入的误差，由此可以提高RIN测量的准确度，并降低测量成本；
[0018] 2、本发明在根据方程式组计算出RIN的同时，还计算出T( CO ) XG( C0 )，由于T( ? ) 和G( co )分别代表了探测器和放大器的固有属性，其不会根据光发射装置的变化而变化，因 而在T( ? )和G( ? )确定的基础上，在对下一光发射装置进行RIN测量时，基于RIN、T( ? ) XG (?)、所述电流、所述第二噪声谱密度和所述第一噪声谱密度之间的对应关系，只进行一次 测量便可获得该光发射装置的RIN，由此可以提高RIN测量的效率；
[0019] 3、本发明通过采用最小二乘法对方程式组中各个方程式进行曲线拟合，从而根据 方程式组计算出RIN，可以进一步提高RIN测量的准确度。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明RIN测量方法的一个实施例流程图；
[0021 ]图2是本发明RIN测量装置的一个实施例结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实 施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方 案作进一步详细的说明。
[0023] 在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语"连接"应做广义理 解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可 以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述 术语的具体含义。
[0024]参见图1，为本发明RIN测量方法的一个实施例流程图。该RIN测量方法可以应用在 RIN测量装置中，该RIN测量装置如图2所示，其可以包括依次连接的光发射装置110、光衰减 器120、探测器130、放大器140和频谱仪150,以及与探测器130连接的电流计160。
[0025]本实施例中，光发射装置110发射的光可以在经光衰减器120对其功率大小进行调 节后，由探测器130检测出调节后的光的噪声信号，并连同探测器130自身生成的噪声信号 发送给放大器140,以使放大器140对这两种噪声信号进行放大处理，并将放大后的噪声信 号发送给频谱仪150。频谱仪150在接收到放大后的噪声信号后，可以根据该噪声信号测量 出对应的噪声谱密度。
[0026] 基于上述RIN测量装置，该RIN测量方法可以包括以下步骤：
[0027]步骤S101、控制放大器140通电，以使频谱仪150测量出第一噪声谱密度。
[0028]本实施例中，当RIN测量装置中除频谱仪150外，仅放大器140通电时，频谱仪150可 以测量得出放大器的噪声谱密度，即第一噪声谱密度。
[0029] 步骤S102、控制光发射装置110、光衰减器120和探测器130通电，并控制光衰减器 120对光发射装置110提供的光的功率大小进行调节。
[0030] 步骤S103、针对每次调节，根据该次调节后，所述电流计160测量出的通过所述探 测器130的电流、所述频谱仪150测量出的第二噪声谱密度以及所述第一噪声谱密度，并基 于RIN、T( co ) XG( co )、所述电流、所述第二噪声谱密度和所述第一噪声谱密度之间的对应 关系建立方程式，其中T( co )表示所述探测器的归一化频率响应函数，G( co )表示所述放大 器的增益谱。
[0031] 本实施例中，当RIN测量装置中光发射装置110、光衰减器120、探测器130和放大器 140均通电时，针对每次经光衰减器120调节后，由衰减器120提供给探测器130的光，探测器 130可以检测出该光的噪声信号，并连同其自身产生的噪声信号发送给放大器140。放大器 140在接收到这两种噪声信号后，可以对这两种噪声信号进行放大，并将放大后的噪声信号 发送给频谱仪150。接着，频谱仪150可以根据接收到的噪声信号，测量得出第二噪声谱密 度。与此同时，电流计160可以对通过探测器130的电流进行测量。经研究发现，第二噪声谱 密度N〇 n( co )减去第一噪声谱密度NofK co )的差值，与经放大器放大后的光发射装置的强度 噪声谱密度Nlaser( ? )、经放大器放大后的探测器的散粒噪声谱密度Nshcit( ? )、T( ? ) XG (?)之间的相互关系可以表示为：
[0032] [Nlaser( ? )+Nshot( ? ) ] X T ( ? ) X G ( ? ) =N〇n( ? )-Noff ( ? ) (1)
[0033] 强度噪声谱密度Nlaser(co)可以表示为：
[0035] 探测器的散粒噪声谱密度N-J ?)可以表示为：
[0036] Nsh〇t(?) = 2eIdR (3)
[0037] 其中，Id表示电流计测量到的通过探测器的电流，R表示探测器的负载电阻，RIN (w )表示RIN，e表示单个电子的电荷。
[0038] 根据公式（1)~（2)，整理可以得出：
[0040]由公式(4)可以看出，由于R为已知的固定值，且在每次调节后，都可以测量得到N〇n (? KNofK ?)和Id，因此在每次调节后，基于公式(4)建立的方程式中只存在两个未知参数 RIN( co )、T( co ) XG( co )。另外，经研究发现，在采用上述RIN测量装置进行RIN测量时调节光 的功率，将不会影响测量得出的RIN的大小，因此只要对光的功率进行至少两次调节，基于 公式(4)对应建立至少两个方程式，就可以根据由这至少两个方程式构成的方程式组，计算 出两个未知参数RIN( ? )、T( ? ) XG( ? )。
[0041] 步骤S104、根据各次调节后建立的方程式构建方程式组，并根据方程式组计算出 RIN〇
[0042] 本实施例中，为了进一步提高测量准确度，可以对光发射装置提供的光的功率进 行多于两次的调节，此时可以采用最小二乘法对方程式组中各个方程式进行曲线拟合，从 而根据方程式组计算出RIN。例如，当对光发射装置提供的光的功率进行n次（大于2)调节 时，构建的方程式组可以表示：
[0044]其中Iw表示对光发射装置提供的光的功率进行第i次调节后，电流计测量到的电 流;R表不探测器的负载电阻，RIN( 〇 )表不RIN，e表不单个电子的电荷，N〇n_i( 〇 )表不对光 发射装置提供的光的功率进行第i次调节后，探测器测量到的第二噪声谱密度。
[0045]另外，在根据方程式组计算出RIN的同时，还可以计算出T( co ) XG( co )，由于T( co ) 和G( co )分别代表了探测器和放大器的固有属性，其不会根据光发射装置的变化而变化，因 而在T( co )和G( co )确定的基础上，在对下一光发射装置进行RIN测量时，基于公式(4)，只进 行一次测量便可获得该光发射装置的RIN，由此可以提高RIN测量的效率。
[0046] 由上述实施例可见，本发明通过对光发射装置提供的光的功率进行调节，针对每 次调节，根据该次调节后，电流计测量出的通过探测器的电流、光发射装置、光衰减器和探 测器通电时频谱仪测量出的第二噪声谱密度以及仅放大器通电时频谱仪测量出的第一噪 声谱密度，基于RIN、T( co ) XG( co )、电流、第二噪声谱密度和第一噪声谱密度之间的对应关 系建立方程式，并根据各次调节后建立的方程式构成的方程式组计算出RIN，可以避免采用 其他测试装置对T( co ) XG( co )分别进行单独测量，从而可以提高RIN测量的准确度，并降低 测量成本。
[0047] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其 它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或 者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识 或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的 权利要求指出。
[0048]应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并 且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
【主权项】
1. 一种RIN测量方法，所述方法应用在RIN测量装置中，所述RIN测量装置包括依次连接 的光发射装置、光衰减器、探测器、放大器和频谱仪，以及与所述探测器连接的电流计，其特 征在于，所述方法包括： 控制所述放大器通电，以使所述频谱仪测量出第一噪声谱密度； 控制所述光发射装置、所述光衰减器和所述探测器通电，并控制所述光衰减器对所述 光发射装置提供的光的功率大小进行调节； 针对每次调节，根据该次调节后，所述电流计测量出的通过所述探测器的电流、所述频 谱仪测量出的第二噪声谱密度以及所述第一噪声谱密度，并基于RIN、T( co ) XG( co )、所述 电流、所述第二噪声谱密度和所述第一噪声谱密度之间的对应关系建立方程式，其中T( co ) 表示所述探测器的归一化频率响应函数，G( co )表示所述放大器的增益谱； 根据各次调节后建立的方程式构建方程式组，并根据所述方程式组计算出所述RIN。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 根据所述方程式组计算出T( co ) XG( co )。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于RIN、T( co ) XG( co )、所述电流、所 述第二噪声谱密度和所述第一噪声谱密度之间的对应关系建立方程式包括：建立方程式，其中Id表示所述电流，R 表示所述探测器的负载电阻，RIN( )表示所述RIN，Nc>n( )表示所述第二噪声谱密度，Nc^ (?)表示所述第一噪声谱密度。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节的次数至少为2次。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述方程式组计算出所述RIN包 括:采用最小二乘法对所述方程式组中各个方程式进行曲线拟合，从而计算出所述RIN。
【文档编号】G01M11/00GK106053017SQ201610343417
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】王皓, 孙力军
【申请人】中国电子科技集团公司第四十四研究所