一种光电器件频率响应测量方法及装置

本发明涉及光电器件测量和微波光子学，具体为基于相位调制与微波光子变频的光电器件频率响应测量方法及装置。

背景技术：

1、以b5g/6g移动通信、量子通信、激光雷达等为代表的新一代超大容量光信息技术，正应社会生产生活的需要而迅速发展，并对光信息系统的容量、速率、功能性等各个方面都提出了极高的要求。

2、光电器件，作为光子技术和微波技术桥梁，是新一代光信息系统的关键核心，其性能直接影响光信息系统的性能。研制、检测和应用更高性能的光电器件，需首先通过测量，掌控了解光电器件的频率响应。

3、上世纪五十年代，人们便开始光电器件频率响应测量的研究。近年来，微波光子技术凭借着跨域优势，正在光电器件这一跨域器件的测量研究中大放异彩。

4、现有的基于微波光子技术的测量方案，利用电光调制器产生光幅度调制信号输入光电器件，通过接收输出光电流并提取其中的幅相信息，最终演算得到待测光电器件的幅相信息，即获取待测光电器件的频率响应。但由于电光调制所使用的马赫-曾德尔调制器存在偏置点漂移问题，会引入误差影响。为规避这一缺陷，可以使用无需直流偏置、工作点更为稳定的电光相位调制器，改用光相位调制信号作为测量信号光。因此，提出了一种基于相位调制与微波光子变频的光电器件频率响应测量方法及装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于相位调制与微波光子变频的光电器件频率响应测量方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于相位调制与微波光子变频的光电器件频率响应测量方法，包括以下步骤：

3、步骤1、将一光载波信号通过光耦合器分为上、下两路；

4、步骤2、上路用作信号路，相位调制模块将输入微波扫频信号调制到光载波信号上，输出光相位调制信号；

5、步骤3、下路用作本振路，移频调制模块将输入固定频率的微波信号调制到光载波信号上，并经由放大和滤波，输出固定移频的光载波信号；

6、步骤4、将光相位调制信号和固定移频的光载波信号耦合后输入待测单通道光电器件拍频，或分别输入双通道光电器件的两个相干输入端。接收光电器件输出的光电流，并提取其中的幅相信息。

7、步骤5、结合光功率计采集的上下两路的光功率，通过演算得到待测光电器件的幅相信息，即获取待测光电器件的频率响应。

8、优选的，所述固定移频的光载波信号，可通过将一固定频率的微波信号加载至电光调制器，再经放大和滤波的方式实现，也可通过将一固定频率的微波信号加载至声光调制器的方式实现。

9、基于相位调制与微波光子变频的光电器件频率响应测量装置，包括光源模块、光耦合器、相位调制模块、移频调制模块、光功率计和射频产生与幅相接收模块；

10、所述光源模块，用于产生光载波信号；

11、所述光耦合器，用于将光载波信号分为上、下两路，或分束光信号用于功率检测，又或将调制后的上、下两路光信号耦合为一路；

12、所述相位调制模块，用于将输入微波扫频信号调制到光载波信号上，输出光相位调制信号；

13、所述移频调制模块，用于将输入固定频率的微波信号调制到光载波信号上，并经由放大和滤波，输出固定移频的光载波信号；

14、所述射频产生与幅相接收模块，用于产生上路调制所需的微波扫频信号以及下路移频所需的固定频率的微波信号，并接收待测光电器件输出的光电流、同时提取其中的幅相信息。

15、所述相位调制模块可为电光相位调制器。

16、优选的，所述移频调制模块，可通过将一固定频率的微波信号调制至电光调制器，再经放大和滤波的方式实现，也可通过将一固定频率的微波信号调制至声光调制器的方式实现。

17、优选的，所述电光调制器可为工作在最小传输点的马赫-曾德尔调制器。

18、优选的，所述射频产生与幅相接收模块可为矢量网络分析仪。

19、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

20、通过改用无需直流偏置且偏置工作点更为稳定的电光相位调制器、产生光相位调制信号作为信号光，避免了现有光幅度调制方案中电光调制器偏置点漂移问题带来的误差影响；本发明结构简单，利用现有货架产品即可搭建，实现成本较低。

技术特征：

1.一种光电器件频率响应测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种光电器件频率响应测量方法，其特征在于：所述固定移频的光载波信号，可通过将一固定频率的微波信号加载至电光调制器，再经放大和滤波的方式实现，也可通过将一固定频率的微波信号加载至声光调制器的方式实现。

3.一种光电器件频率响应测量装置，其特征在于：包括光源模块、光耦合器、相位调制模块、移频调制模块、光功率计和射频产生与幅相接收模块；

4.根据权利要求3所述的一种光电器件频率响应测量装置，其特征在于：所述相位调制模块可为电光相位调制器。

5.根据权利要求3所述的一种光电器件频率响应测量装置，其特征在于：所述移频调制模块，可通过将一固定频率的微波信号调制至电光调制器，再经放大和滤波的方式实现，也可通过将一固定频率的微波信号调制至声光调制器的方式实现。

6.根据权利要求5所述的一种光电器件频率响应测量装置，其特征在于：所述电光调制器可为工作在最小传输点的马赫-曾德尔调制器。

7.根据权利要求3所述的一种光电器件频率响应测量装置，其特征在于：所述射频产生与幅相接收模块可为矢量网络分析仪。

技术总结
本发明公开了一种光电器件频率响应测量方法及装置，包括光源模块、光耦合器、相位调制模块、移频调制模块、光功率计和射频产生与幅相接收模块；光源模块，用于产生原始光载波信号；光耦合器，用于将光载波信号分为上、下两路，或分束光信号用于功率检测，又或将调制后的上、下两路光信号耦合为一路；相位调制模块，用于将输入微波扫频信号调制到光载波信号上，输出光相位调制信号；移频调制模块，用于将输入固定频率的微波信号调制到光载波信号上，并经由放大和滤波，输出固定移频的光载波信号；本发明结构简单，利用现有货架产品即可搭建，实现成本较低。

技术研发人员：郑哲楷,丁泽勇,虞启月,蔡宇翔,陈柯吉,薛敏,潘时龙
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13