块中所需频率信号的幅度信息， 获得扫频频率范围内，待测马赫-曾德尔电光调制器的半波电压随调制频率的变化曲线，BP 得待测马赫-曾德尔电光调制器的频率响应。
[0026]为了更好地了解本技术发明方案，下面对本发明的测量原理进行简要介绍：
[0027]激光器输出的光载波经过待测马赫-曾德尔电光调制器形成的光调制信号为
[0_
(1)
[0029] 其中Ao和fo分别光载波的幅度和频率，γ是待测马赫-曾德尔电光调制器两臂的分 光比，mi和m2分别对应于第一信号源输出的正弦信号VisinUjifit+Qi)和第二信号源输出正 弦信号V2sin(2Jif 2t+92)所引起的调制系数，货为第三信号源输出的低频正弦信号Vbsin(2Ji fU+0 b)加载在待测马赫-曾德尔电光调制器的偏置电极上所引起的相位偏移，可表示为：
[0030]
(2)
[0031] 其中御0为待测马赫-曾德尔电光调制器的静态偏置相位，mb为低频正弦信号引起 的调制系数。
[0032] 待测马赫-曾德尔电光调制器输出的光调制信号，经过光电探测器光电转换后形 成的拍频光电流输出为：
[0033]
[0034] 其中R为光电探测器频响值，（3)式经过贝塞尔函数展开得到：
[0035]
[0036]其中JP( · )、Jq( ·)和Jk( ·)分别为p，q，k阶第一类贝塞尔函数。在(4)式中，拍频 信号的nf! +nf 9+kf "所对应的由信导It?麼为.
[0037]
[0038]本发明利用频谱分析模块记录拍频信号中低频成分;^士-;^、;^1-€2+;^、;^的幅度 分别为1(心42_&)、1(^2+&)、1(&)，利用频谱分析模块对合路器的输出信号进行直接 测量，分别获得所述频率&与5的调制幅度VjPV 2，则待测马赫-曾德尔电光调制器在调制 频率为h时的调制系数血可通过下式得到：
[0039]
[0040] 其中（6)式选择依据为公式的分子和分母中频率差别最小者。
[0041 ]通过关系式νπ = JiVi/im，求得调制频率Sf i时的马赫-曾德尔电光调制器半波电压 νπ。测试过程中保持fb不变且固定心与5的差值，并为了减少测量误差，心与5频率差值满足 1.8f b< |fi-f2| <2.2fb或者(Klfi-hl <0.2fb，通过控制及数据处理模块对第一信号源和 第二信号源进行扫频控制，重复以上步骤，获得扫频范围内待测马赫-曾德尔电光调制器的 半波电压随频率变化曲线，即获得待测马赫-曾德尔电光调制器在扫频范围的频率响应。 [0042] 实施例
[0043] 待测马赫-曾德尔电光调制器为AVANEX公司的L i Nb03电光调制器，激光器输出光 载波的频率为fo=193.1THz，光载波送入到待测马赫-曾德尔电光调制器进行调制，第一信 号源和第二信号源分别输出频率为f i = 24.06GHz和f2 = 24.0589GHz的正弦信号经过合路器 加载到待测马赫-曾德尔电光调制器的驱动电极上，第三信号源输出频率fb = 500kHz的低 频正弦信号加载在待测马赫-曾德尔电光调制器的偏置电极上，经过待测马赫-曾德尔电光 调制器调制后形成的光调制信号，通过光电探测器进行光电检测，产生的拍频信号送入频 谱分析模块进行分析与记录，并利用控制及数据处理模块提取出低频信号成分500kHz (^)、6001^^(^2-&)和1600诎2(负42+&)的幅度信息值分别为1(加=0.1522￥、1(负-fWb) = 0 · 00038V、i (fi-f2+fb) = 0 · 00039V 〇
[0044]通过频谱分析模块对合路器输出的调制信号进行直接测量，获得加载在待测马 赫-曾德尔电光调制器驱动电极上调制频率为fjPf2的驱动幅度分别为 0.233V，通过公式(6)的选择依据为分子和分母中频率差别最小者，则选择下式对待测马 赫-曾德尔电光调制器的调制系数进行求解：
[0045]
[0046] 通过上式的求解，获得待测马赫-曾德尔电光调制器分别在调制频率f1 = 24 · 06GHz和f 2 = 24 · 0589GHz时的调制系数 mi = 0 · 1038。
[0047] 通过关系式νπ = JiVi/im得到调制频率f i对应的调制系数之间的关系νπ = 7.609V。 [0048]保持第三信号源输出的正弦信号频率fb不变，固定第一信号源与第二信号源输出 正弦信号的频率差值，利用控制及数据处理模块对第一信号源和第二信号源输出频率心和 f2进行扫频，并同步提取频谱分析模块中对应的低频成分的幅度信息，重复以上步骤，获得 待测马赫-曾德尔电光调制器的半波电压随调制频率变化的曲线，即可获得待测马赫-曾德 尔电光调制器的频率响应。
【主权项】
1. 一种马赫-曾德尔电光调制器频率响应的测量装置，包括激光器，第一信号源、第二 信号源、合路器、光电探测器，频谱分析模块、以及控制及数据处理模块，其特征在于:激光 器连接有待测马赫-曾德尔电光调制器，第一信号源与第二信号源经过合路器加载在待测 马赫-曾德尔电光调制器的驱动电极上，待测马赫-曾德尔电光调制器的偏置电极上还加载 有第三信号源； 光电探测器用于将待测马赫-曾德尔电光调制器输出的光信号转换为电信号，然后利 用频谱分析模块进行记录与分析，控制及数据处理模块对第一信号源、第二信号源的频率 进行扫频控制，并同步提取与处理频谱分析模块中所需频率成分的幅度信息，求出不同调 制频率下的半波电压，即获得待测马赫-曾德尔电光调制器的频率响应。2. -种马赫-曾德尔电光调制器频率响应的测量方法，包括以下步骤： 步骤A、设定第一信号源输出频率为fi的正弦信号，第二信号源输出频率为5的正弦信 号，两束信号经过合路器同时加载在待测马赫-曾德尔电光调制器的驱动电极上，第三信号 源输出频率为5的正弦或者三角波信号加载在待测马赫-曾德尔电光调制器的偏置电极 上； 步骤B、待测马赫-曾德尔电光调制器输出的光信号经过光电探测器转换为电信号后， 利用频谱分析模块记录光电探测器输出电信号中频率为^2+仏^2-仏&的幅度，分别 记为i (fi-f2+fb)，i (fi-fVfb)，i (fb); 步骤C、使用频谱分析模块直接测量第一信号源和第二信号源经过合路器后输出正弦 信号的驱动幅度Vi、V2; 步骤D、按照如下公式中的一个计算待测马赫-曾德尔电光调制器的在调制频率为心的 调制系数mi:公式选择依据为公式的分子和分母中频率差别最小者，JK · )，J〇( ·)为分别为1，〇阶 第一类贝塞尔函数； 步骤E、通过关系式νπ = JiVi/im，求得调制频率为f :时的马赫-曾德尔电光调制器半波电 压Vu ; 步骤F、保持fb不变且固定f@f2的差值，控制f@f2扫频变化，重复步骤B、C、D、E得到待 测马赫-曾德尔电光调制器在不同调制频率h的半波电压，即该电光调制器的频率响应。3. 根据权利要求2所述的一种马赫-曾德尔电光调制器频率响应的测量方法，其特征在 于，第一信号源和第二信号源的信号频率fi和f 2满足1.8fb < | M21 < 2.2fb或者0〈 | M2 <0.2fb。4. 根据权利要求2所述的一种马赫-曾德尔电光调制器频率响应的测量方法，其特征在 于，激光器输出的光载波经过待测马赫-曾德尔电光调制器形成的光调制信号为Ao和fo分别光载波的幅度和频率，γ是待测马赫-曾德尔电光调制器两臂的分光比，nu 和m2分别对应于第一信号源输出的正弦信号Vis in (231；!^ t+θ:)和第二信号源输出正弦信号 V2sin(2Jif2t+02)所引起的调制系数，为第三信号源输出的低频正弦信号V bsin(2Jifbt+0b) 加载在待测马赫-曾德尔电光调制器的偏置电极上所引起的相位偏移，可表示为：其中料〇为待测马赫-曾德尔电光调制器的静态偏置相位，mb为低频正弦信号引起的调 制系数。
【专利摘要】一种马赫-曾德尔电光调制器频率响应的测量装置与方法，属于光电子技术领域。目的在于克服现有测量中频率分辨率低、校准困难、高带宽需求的问题。本发明将一束光载波直接送入待测马赫-曾德尔电光调制器中，利用加载在待测马赫-曾德尔电光调制器的驱动电极上的第一信号源和第二信号源与偏置电极上的第三信号源进行调制，第一信号源与第二信号源输出具有频率差的正弦信号，第三信号源输出低频信号；光调制信号直接进入光电探测器进行拍频，然后在拍频信号中提取出三个特定的混频信号的幅度，获得待测马赫-曾德尔电光调制器在单个调制频率的调制系数和半波电压；扫描所述射频信号的频率，即可得到待测马赫-曾德尔电光调制器频率响应。
【IPC分类】G01M11/02, G06T1/00
【公开号】CN105675260
【申请号】
【发明人】张尚剑, 王恒, 邹新海, 刘俊伟, 张雅丽, 陆荣国, 刘永
【申请人】电子科技大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2015年11月20日