基于双通道马赫曾德尔调制器的光矢量网络分析仪系统的制作方法
【专利摘要】一种基于双通道马赫曾德尔调制器的光矢量网络分析仪系统，包括：一光源；一微波源；一三通道直流电压源；一双通道马赫曾德尔调制器的光输入端与光源的输出端相连，该双通道马赫曾德尔调制器的射频信号输入端与微波源的输出端相连，该双通道马赫曾德尔调制器的偏置电压输入端口1与三通道直流电压源的输出端口1相连，该双通道马赫曾德尔调制器的偏置电压输入端口2与三通道直流电压源的输出端口2相连，该双通道马赫曾德尔调制器的偏置电压输入端口3与三通道直流电压源的输出端口3相连；一光带通滤波器的输入端与双通道马赫曾德尔调制器的输出端相连；一掺铒光纤放大器的输入端与光带通滤波器的输出端相连；一光被测器件的输入端与掺铒光纤放大器的输出端相连；一光电探测器的输入端与光被测器件的输出端相连；一微波信号幅度相位探测器的输入端与光电探测器的输出端相连。
【专利说明】基于双通道马赫曾德尔调制器的光矢量网络分析仪系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通过光矢量网络分析仪系统，具体来说是一种基于双平衡马赫曾德尔调制器实现精确测量的光矢量网络分析仪系统，属于微波光子学【技术领域】。
【背景技术】
[0002]光无源器件，是光纤通信设备的重要组成部分，也是其它光纤应用领域不可缺少的元器件。其具有低插入损耗、高可靠性、稳定性、易于操作等特点，广泛应用于长距离通信、区域网络及光纤到户、视频传输、光纤感测等领域，近年来，随着高Q值、光谱可精调的光无源器件的发展，对光器件的测量精度要求也越来越高。光矢量网络分析仪可以测量光器件频率响应的幅度和相位。传统地，利用光矢量网络分析仪进行测试的方法主要是相移法或干涉法，但这两种方法都是依靠波长可调谐的激光器进行测量，测量精度取决于激光器的波长扫描精度，一般大于lpm，精度较低，且稳定度差。最近提出了利用单边带调制的测量方法，精度很高，但测量会引入一定的误差，需要想办法消除误差(W.Li，W.H.Sun,ff.T.Wang, L.X.Wang, J.G.Liu, and N.H.Zhu, “Reduct1n of measurement error ofoptical vector network analyzer based on DPMZM,，’IEEE Photon.Techno 1.Lett., IEEEPhoton.Technol.Lett.，vol.26, n0.9, pp.866-869.May.2014.)。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，提供一种基于双通道马赫曾德尔调制器的光矢量网络分析仪系统，其是利用单边带调制的微波信号探测光器件频率响应的幅度和相位，精度较高；通过两次测量，分别进行载波相加和载波抑制，实现误差消除。
[0004]本发明提供一种基于双通道马赫曾德尔调制器的光矢量网络分析仪系统，包括:
[0005]一光源；
[0006]一微波源；
[0007]一三通道直流电压源；
[0008]一双通道马赫曾德尔调制器，其光输入端与光源的输出端相连，该双通道马赫曾德尔调制器的射频信号输入端与微波源的输出端相连，该双通道马赫曾德尔调制器的偏置电压输入端口 I与三通道直流电压源的输出端口 I相连，该双通道马赫曾德尔调制器的偏置电压输入端口 2与三通道直流电压源的输出端口 2相连，该双通道马赫曾德尔调制器的偏置电压输入端口 3与三通道直流电压源的输出端口 3相连；
[0009]一光带通滤波器，其输入端与双通道马赫曾德尔调制器的输出端相连；
[0010]—掺铒光纤放大器，其输入端与光带通滤波器的输出端相连；
[0011]—光被测器件，其输入端与掺铒光纤放大器的输出端相连；
[0012]—光电探测器，其输入端与光被测器件的输出端相连；
[0013]—微波信号幅度相位探测器，其输入端与光电探测器的输出端相连。
[0014]本发明具有以下有益效果:利用单边带调制的微波信号探测光器件频率响应的幅度和相位，精度较高；通过两次测量，分别进行载波相加和载波抑制，实现误差消除。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明，其中:
[0016]图1示出了本发明提出的基于双通道马赫曾德尔调制器的光矢量网络分析仪系统的结构示意图；
[0017]图2示出了所述双平衡马赫曾德尔调制器的结构。
【具体实施方式】
[0018]请参阅图1所示，本发明提供一种基于双通道马赫曾德尔调制器的光矢量网络分析仪系统的结构示意图，该系统包括:
[0019]一光源1，所述光源I是半导体窄线宽激光器，其用于产生光载波；
[0020]一微波源2，所述微波信号源2是矢量网络分析仪或微波信号源，并可扫频输出，其用于产生连续的微波信号；
[0021]一三通道直流电压源3，其包含三个通道，可同时输出稳定的直流电压，为双通道马赫曾德尔调制器4提供偏置电压；
[0022]—双通道马赫曾德尔调制器4,其光输入端与光源I的输出端相连,射频信号输入端(RFl)与微波源2的输出端相连，偏置电压输入端口 I与三通道直流电压源3的输出端口 I相连，偏置电压输入端口 2与三通道直流电压源3的输出端口 2相连，偏置电压输入端口 3与三通道直流电压源3的输出端口 3相连；
[0023]该双通道马赫曾德尔调制器包含两个子马赫曾德尔调制器，在一路马赫曾德尔调制器上加微波信号，进行双边带调制，另一路马赫曾德尔调制器不加微波信号，只有光载波通过，通过调节偏置电压2和偏置电压3实现两路光载波的干涉相加和干涉相消；
[0024]一光带通滤波器5，其输入端与双通道马赫曾德尔调制器4的输出端相连，所述光带通滤波器5是基于硅基液晶技术的波形整形器、光滤波器、波分复用器或光纤光栅，其用于滤除所述双通道马赫曾德尔调制器4输出的光载波信号的下边带，实现单边带调制；
[0025]—掺铒光纤放大器6,其输入端与光带通滤波器5的输出端相连,其用于放大所述光带通滤波器5输出的单边带调制信号；
[0026]—光被测器件7,其输入端与掺铒光纤放大器6的输出端相连,所述光被测器件7可以是光纤布拉格光栅，也可以是光带通滤波器；
[0027]其中所述光源I的中心波长小于光被测器件7的中心波长，以使得所述光载波信号的上边带都能通过光被测器件7 ；
[0028]—光电探测器8,其输入端与光被测器件7的输出端相连,所述光电探测器8是光电二极管或光电倍增管，用于将所述通过光被测器件7含有上边带的光信号转换成微波信号;
[0029]—微波信号幅度相位探测器9,其输入端与光电探测器8的输出端相连,所述微波信号幅度相位探测器9为矢量网络分析仪，用于探测光电探测器8输出的微波信号的幅度和相位，并将这些信息输入到信息处理单元。
[0030]请参阅图2，图2示出了所述双平衡马赫曾德尔调制器4的结构，其包含两个子马赫曾德尔调制器，在一路马赫曾德尔调制器(MZMl)上加微波信号，即微波源2的输出端与射频输入端(RFl)相连，通过调节偏置电压1，使MZMl工作在线性区，即进行双边带调制，另一路马赫曾德尔调制器(MZMl)不加微波信号，只有光载波通过，通过调节偏置电压2和偏置电压3，控制上下两路光载波的相位，实现两路光载波的干涉相加和干涉相消。
[0031]整个系统构成了一个光矢量网络分析仪，可以对光待测器件的幅度和相位进行探测，实现精确测量的具体过程可以分为以下两步:
[0032]第一步，调节双平衡马赫曾德尔调制器4的偏置电压1，使上一路马赫曾德尔调制器工作在线性区，实现双边带调制，调节偏置电压2和偏置电压3使上下两路的光载波干涉相加，微波源2设置为扫频模式，经带通滤波器5后，光载波信号的上边带都经过光待测器件7，经光电探测器8后，光信号转变为微波信号，微波信号幅度相位探测器9可以探测出微波信号的幅度和相位，即为光待测器件7的响应，并利用信息处理单元记录下幅度和相位。但是，一阶边带和光载波拍频出的信号可以正确反映光待测器件7的响应，但是二阶边带和一阶边带，以及二阶边带和三阶边带拍频出的信号会和一阶边带和光载波拍频出的信号矢量叠加，从而对光待测器件的测量引入误差，因此，需要扣除误差的影响。
[0033]第二步，调节双平衡马赫曾德尔调制器4的偏置电压1，使上一路马赫曾德尔调制器工作在线性区，实现双边带调制，调节偏置电压2和偏置电压3使上下两路的光载波干涉相消，即认为没有光载波，只有上边带，微波源2设置为扫频模式，经带通滤波器5后，上边带都经过光待测器件7，经光电探测器8后，光信号转变为微波信号，微波信号幅度相位探测器9可以探测出微波信号的幅度和相位，并利用信息处理单元记录下幅度和相位，这一次测量出的是二阶和三阶边带对光待测器件的响应，即误差。
[0034]利用信息处理单元对两次微波信号的幅度及相位矢量相减，可以得到光载波和一阶边带对光待测器件的频率响应和幅度响应，即实现光待测器件的精确测量。
[0035]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于双通道马赫曾德尔调制器的光矢量网络分析仪系统，包括: 一光源; 一微波源； 一三通道直流电压源； 一双通道马赫曾德尔调制器，其光输入端与光源的输出端相连，该双通道马赫曾德尔调制器的射频信号输入端与微波源的输出端相连，该双通道马赫曾德尔调制器的偏置电压输入端口 I与三通道直流电压源的输出端口 I相连，该双通道马赫曾德尔调制器的偏置电压输入端口 2与三通道直流电压源的输出端口 2相连，该双通道马赫曾德尔调制器的偏置电压输入端口 3与三通道直流电压源的输出端口 3相连； 一光带通滤波器，其输入端与双通道马赫曾德尔调制器的输出端相连； 一掺铒光纤放大器，其输入端与光带通滤波器的输出端相连； 一光被测器件，其输入端与掺铒光纤放大器的输出端相连； 一光电探测器，其输入端与光被测器件的输出端相连； 一微波信号幅度相位探测器，其输入端与光电探测器的输出端相连。
2.根据权利要求1所述的基于双通道马赫曾德尔调制器的光矢量网络分析仪系统，其中所述光源是半导体窄线宽激光器。
3.根据权利要求1所述的基于双通道马赫曾德尔调制器的光矢量网络分析仪系统，其中所述微波信号源是矢量网络分析仪或微波信号源，可扫频输出。
4.根据权利要求1所述的基于双通道马赫曾德尔调制器的光矢量网络分析仪系统，其中所述光带通滤波器是基于硅基液晶技术的波形整形器、光滤波器、波分复用器或光纤光栅。
5.根据权利要求1所述的基于双通道马赫曾德尔调制器的光矢量网络分析仪系统，其中所述光被测器件是光纤布拉格光栅或光带通滤波器。
6.根据权利要求1所述的基于双通道马赫曾德尔调制器的光矢量网络分析仪系统，其中所述光源的中心波长小于光被测器件的中心波长，以使得所述光载波信号的上边带都能通过光被测器件。
7.根据权利要求1所述的基于双通道马赫曾德尔调制器的光矢量网络分析仪系统，其中所述光电探测器是光电二极管或光电倍增管。
8.根据权利要求1所述的基于双通道马赫曾德尔调制器的光矢量网络分析仪系统，其中所述微波信号幅度相位探测器为矢量网络分析仪。
【文档编号】H04B10/077GK104363047SQ201410527821
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】李伟, 王玮钰, 孙文惠, 王文亭, 刘建国, 祝宁华 申请人:中国科学院半导体研究所