一种并联mzi结构开关电压和消光比的测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光通信器件的测试技术，具体涉及一种并联MZI结构的测量方法，特别 是涉及一种并联MZI结构开关电压和消光比的测量方法，本发明属于通信领域。
【背景技术】
[0002] 马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构将输入光分成两路，两路光经一段距离的传输之后 合波，发生干涉。通过外加电场来改变MZI两路传输光的相位差，可以改变输出光的强度，这 一特性使得MZI结构在电光调制器件领域得到了广泛的应用。对于电光材料制作的单MZI结 构，给其中一臂加偏压，由于电光效应，两臂传输光的相位差发生改变，在输出端产生干涉 相长和干涉相消，形成光的强度调制。MZI两臂发生干涉相长时外加电压为V〇 n，发生干涉相 消电压为Vrf f，Vc^P Vrf f为单个MZ I电光调制器的开关电压，开、关电压下对应的MZ I输出光功 率(单位:dBm)之差，被定义为为MZI的消光比（extinction ratio,简称ER)。
[0003] 从开关电压和消光比的定义来看，单个MZI电光调制器的开关电压和消光比很容 易测量。在光通信领域的正交相位电光调制中，双MZI并联结构的应用比单MZI结构应用更 为普遍。然而，在并联MZI结构中，由于两个子MZI之间的初始相位是随机的，二者之间光场 的相互作用也会影响母MZI的输出功率，所以并联MZI结构的开关电压和消光比测量起来往 往比较复杂。
[0004] 特别是由并联MZI结构来实现IQ电光调制器的光学结构时，子MZI由于镶嵌在母 MZI内，导致组成母MZI的各个子MZI的消光比更加难以测量。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种并联MZI结构开关电压和消光比的测量方法，其方法简单易行， 利于大批量的测试，可快速测试并联MZI结构开关电压和消光比。
[0006] 本发明的技术方案是：
[0007] -种并联MZI结构开关电压和消光比的测量方法，应用于两个子MZI并联而成的母 MZI结构中，第一子MZI、第二子MZI、母MZI的光路上分别制作有相对应的第一调相电极，第 二调相电极、第三调相电极;给第三调相电极加上动态相移电压Ve后（0° < Θ < 90°)，母MZI 的总输出光功率随着单个子ΜΖ的输出光功率增加而增加或者减小而减小;先后改变第一调 相电极、第二调相电极电压来改变第一子MZ I、第二子MZ I的输出光强度，分别监控母MZ I的 输出功率，获得第一子ΜΖΙ的开关电压Vl-M^Vliff以及第二子ΜΖΙ的开关电压V2-〇n和V2-〇ff ;通 过分别选通和关断第一子MZI、第二子MZI且保证第一子MZI和第二子MZI实时正交，监控母 MZI输出端的光功率，得到的第一子MZI和第二子MZI的消光比。
[0008] 获得第一子MZI的开关电压Vl-〇n、Vl-Off以及第二子MZI的开关电压V2-on和V2-off后， 通过将两个子MZI调到"开"态，调节母MZI的调相电极，获得母MZI的消光比。
[0009] 所述获得第一子MZI的开关电压Vl -on、Vl -Off以及第二子MZI的开关电压V2 -on和 Vhff;包括如下步骤:步骤1、第一调相电极、第二调相电极初始电压均为0V，保持当前第一 调相电极、第二调相电极电压不变，调节第三调相电极的电压v3进行相位移动，监控母MZI 的输出光功率P直至功率P先后出现最大值、最小值，由P_V3曲线确定功率最大时对应的电 压V m a x，功率最小时对应的电压V m i n ;计算获得第三调相电极相移电压
0° < Θ < 90° )，并将该电压加载在第三调相电极上；步骤 2、保持第二调相电极4电压为0V，第一调相电极加步进式电压Vi，电压每增加一个步长，重 复步骤1，在第三调相电极上加载按照步骤1获得的动态相移电压Ve，然后记录对应的母MZI 的输出功率Ρ;直到第一调相电极电压增加到上限值，获得P-Vi曲线，确定最大、最小功率值 对应的h值分别SVi-c^PVi-。出步骤3、保持第一调相电极电压为0V，第二调相电极加步进 式电压V 2,电压每增加一个步长，重复步骤1，在第三调相电极上加载按照步骤1获得的动态 相移电压Ve，然后记录对应的母MZI的输出功率P;直到第二调相电极电压增加到上限值，获 得P_V 2曲线，确定最大、最小功率值对应的V2值分别为Vhr^PVhff ;
[0010] 包括如下步骤:进一步包括步骤4、给第一子MZI加上电SVi-cm、第二子MZI加上电 压ν 2-〇? f，第三调相电极上加载按照步骤1获得的相移电压V，获得母MZI输出光功率Pi;给第 一子MZI加上电第二子MZI加上电压ν 2-〇??，第三调相电极上加载按照步骤1获得的 相移电压V，获得母ΜΖI输出光功率Ρ2，获得第一子ΜΖΙ的消光比戈
- 〇
[0011] 进一步包括步骤5、给第二子ΜΖΙ加上电压V2-cm，第一子ΜΖΙ加上电SVhff，第三调 相电极上加载按照步骤1获得的相移电压V，获得母MZI输出光功率P 3;给第二子MZI加上电 压Vhff，第一子MZI加上电第三调相电极上加载按照步骤1获得的相移电压V，获得 母MZ I输出光功率P4，获得第二子MZI的消光比为
[0012] 进一步包括步骤6、将第一子MZI、第二子MZI调相电极上分别加电，调 节第三调相电极上电压使得母MZI输出功率达到最大点P max、最小点Pmin，获得母MZI的消光 比为
[0013]所述第三调相电极的相位移动范围为0~90°。
[0014]所述第三调相电极的相位移动为90°。
[0015]本发明方法具有如下优点：
[0016] 1)按照常规的测试方法，只能针对单个分立的MZI来测试其开关电压和消光比，本 发明提供了一种在并联MZI结构中测量单个MZI开关电压和消光比的方法；同时也给出测量 获得并联MZI结构最佳消光比的方法；
[0017] 2)本发明测量方法可以通过编程来提高效率，适用于生产中的大批量测试。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明并联MZI结构及组成部分示意图；
[0019] 图2是本发明由P-V3曲线得出90°相移电压Vv2的方法；
[0020] 图3是本发明由P-W曲线得出开关电压的方法；
[0021] 图4是本发明扫描调相电压V3得出90°相移电压Vv2的测试框图示意图；
[0022] 图5是本发明测量子MZI的开关电压的测试框图示意图；
[0023] 其中：
[0024] 1:光输入端；
[0025] 2:第一子 MZI;
[0026] 3:第二子 MZI;
[0027] 4:第二调相电极，加载电压为V2;
[0028] 5:第一调相电极，加载电压为V1;
[0029] 6:第三调相电极，加载电压为V3;
[0030] 7:母MZI;
[0031] 8:光输出端；
【具体实施方式】
[0032] 下面结合实施例和附图对发明中的并联MZI结构开关电压和消光比的测量方法做 出详细说明。
[0033]图1是并联MZI结构和组成部分示意图，本发明所提供的并联MZI由两个子MZI(第 一子MZI 2、第二子MZI 3)并联而成一个母MZI 7,第一子MZI 2、第二子MZI 3和母MZI 7的 光路上分别制作有第一调相电极5,第二调相电极4和第三调相电极6。光从光输入端1输入， 分两路进入两个子MZI 2和3,第一子MZI 2对应的第一调相电极5加电调节第一子MZI 2的 光强和相位，第二子MZI 3对应的第二调相电极4加电调节第二子MZI 3的光强和相位，光波 通过第一和第二子MZI 2、3后，再由母MZI 7上对应的第三调相电极6调节两路子MZI 2和3 的相位差，在输出端发生二次干涉合波，合波光由光输出端8输出。当给第三调相电极6加上 动态的θ(〇° < Θ < 90°)相移电压时，改变第一调相电压5来改变第一子MZI 2的输出光强度， 母ΜΖΙ 7输出端输出的光强度将随着第一子ΜΖΙ 2的输出光强的变大而变大，减小而减小 (即二者变化方向相同）。通过监控母ΜΖΙ 7的输出功率，可以很容易得到第一子ΜΖΙ 2的开 关电压Vl-οη和Vl-〇f f。同样的方法，可以测得第二子ΜΖI 3的开关电压V2-〇n和V2-〇f f。通过"开" "关"两个子MZI 2和3且保证两个子MZI 2和3实时正交，监控母MZI 7输出端的光功率，可以 计算出两个子MZI 2和3的消光比；将两个子MZI 2和3调到"开"态，调节母MZI 7的调相电 极，可以测得母MZI 7的消光比。
[0034]图2给出了第三调相电极6加动态的90°(θ = 90°)电压V3的方法：扫描出P-V3曲线 后，先后得到最大功率值Pmax和最小功率值Pmin(对应电压VmajPVmin)，两个功率值的平均值 PV2对应的电压，为此时第三调相电极6的90°电压νπ/2，图3给出了通过Ρ- V:曲线得出Vhff的方法:扫描出P-Vi曲线后，功率最大值最小值Poff对应的电压 SUPVp過；图4是扫描调相电压V3得出90°相移电压试程序框图；图5是测量子 MZI的开关电压的测试框图。
[0035]上述测试过程可由计算机程序来自动测试完成，从而提高测试效率和测试结果的 准确性和一致性。本发明方法以一个实施例来描述，具体操作步骤如下：
[0036] 步骤1、第三调相电极6相移电压Vv2的测量：
[0037]保持第一调相电极5和第二调相电极4的电压不变，从0V开始，步长0.05V逐步增加 第三调相电极6的电压V3，记录光输出端8对应输出的光功率P。输出光功率P的变化规律理 论上符合正余弦函数变化，当P出现最大值和最小值后，停止扫描V3，用记录的数据绘制P-V3 函数曲线，P_V3曲线是由MZI的相位调节引起的，具有余弦变化规律，可以通过该变化规律， 如图2中所示，找出功率最大时对应的电压V max，功率最小时对应的电压Vmin，则第三调相电
极6相移电压 将实时测得的VV2加载在第三调相电极6上。如图2所示给出了 〇 由P-V3曲线得出90°相移电压VV2的方法。
[0038] 图4是本发明扫描调相电压V3得出90°相移电压Vv2的测试框图示意图；其过程具 体如下:初始化参数:η为扫描计数基数，V3[n]为第η个扫描点的V 3电压，V3[0]=0表示扫描 电压从0V开始，AV为电压扫描的步长，N为扫描的点数，由