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    重庆时时彩包中: 基于波长编码技术光电探测器频响的测试装置及测试方法.pdf

    关 键 词:
    基于 波长 编码 技术 光电 探测器 测试 装置 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201610149493.4

    申请日:

    2016.03.16

    公开号:

    CN105606345A

    公开日:

    2016.05.25

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):G01M 11/02申请公布日:20160525|||实质审查的生效IPC(主分类):G01M 11/02申请日:20160316|||公开
    IPC分类号: G01M11/02 主分类号: G01M11/02
    申请人: 中国科学院半导体研究所
    发明人: 祝宁华; 王玮钰; 孙文惠; 刘建国; 陈伟
    地址: 100083 北京市海淀区清华东路甲35号
    优先权:
    专利代理机构: 中科专利商标代理有限责任公司 11021 代理人: 汤保平
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610149493.4

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.07.10|||2016.06.22|||2016.05.25

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种基于波长编码技术的光电探测器频响的测试装置,包括:一光波长编码发生器;一光隔离器,其输入端与光波长编码发生器的输出端相连;一光纤耦合器,其端口①与光隔离器的输出端相连;一光延迟线,其一端与光纤耦合器的端口②相连;一光偏振控制器,其一端与光延迟线的另一端相连,该光偏振控制器的另一端与光纤耦合器的端口④相连;一待测光电探测器,其输入端与光纤耦合器的端口③相连;一拍频信号检测器,其输入端与待测光电探测器的输出端相连。本发明能够快速直观地获取光电探测器的频率响应。

    权利要求书

    1.一种基于波长编码技术的光电探测器频响的测试装置,包括:
    一光波长编码发生器,用于产生包括参考光脉冲信号和延时光脉冲信
    号的编码光脉冲信号;
    一光隔离器,其输入端与光波长编码发生器的输出端相连,用于将光
    波长编码发生器产生的编码光脉冲信号单向传输;
    一光纤耦合器,其端口①与光隔离器的输出端相连;
    一光延迟线,其一端与光纤耦合器的端口②相连,用于将延时光脉冲
    信号进行延时;
    一光偏振控制器,其一端与光延迟线的另一端相连,该光偏振控制器
    的另一端与光纤耦合器的端口④相连,用于调整延时光脉冲信号的偏振
    态;
    一待测光电探测器,其输入端与光纤耦合器的端口③相连;
    一拍频信号检测器,其输入端与待测光电探测器的输出端相连,用于
    检测和记录待测光电探测器的频率响应曲线,其显示的频谱峰值包络线即
    为所述待测光电探测器的频率响应曲线。
    2.根据权利要求1所述的基于波长编码技术的光电探测器频响的测试
    装置,其中所述光波长编码发生器由可调谐光源和编码信号发生器组成。
    3.根据权利要求2所述的基于波长编码技术的光电探测器频响的测试
    装置,其中该编码信号发生器是可编程脉冲源或波长发生器,通过手动调
    节或者计算机控制其输出编码信号的时序参数,该时序参数至少包括周
    期、占空比及幅值。
    4.根据权利要求2所述的基于波长编码技术的光电探测器频响的测试
    装置,其中该可调谐光源可以是分布布拉格反射型激光器、直调激光器或
    者外调激光器,在编码信号发生器输出的编码信号的控制下,产生对应的
    编码光脉冲信号。
    5.根据权利要求1所述的基于波长编码技术的光电探测器频响的测试
    装置,其中该光纤耦合器,其端口①和端口②的功率比为50∶50,端口③
    和端口④的功率比为50∶50。
    6.根据权利要求1所述的基于波长编码技术的光电探测器频响的测试
    装置,其中该拍频信号检测装置是频谱分析仪,或是具有带通电滤波器的
    检波器与电流检测装置。
    7.一种利用权利要求1所述的基于波长编码技术光电探测器频响的测
    试装置的测试方法,该方法包括如下步骤:
    步骤1:光波长编码发生器产生参考光脉冲信号和延时光脉冲信号的
    编码光脉冲信号,所述产生的参考光脉冲信号和延时光脉冲信号的波长随
    时间阶梯变化;
    步骤2:参考光脉冲编码信号由光纤耦合器的端口①进入,端口③输
    出,进入到光电探测器;
    步骤3:延时光脉冲编码信号由光纤耦合器的端口①进入,端口④输
    出,经光偏振控制器,光延迟线再次进入光纤耦合器,一部分信号经端口
    ③输出进入光电探测器,另一部分再次经端口④进行延时;
    步骤4:参考光脉冲编码信号和不同延时的光脉冲编码信号一起进入
    光电探测器进行拍频,由于同一时刻包含不同波长差的光信号分量,因此
    拍频可以得到不同频率的电信号,拍频信号进入拍频信号检测装置,进行
    检测和记录,显示的频谱峰值包络线即为所述待测光电探测器的频率响应
    曲线。
    8.根据权利要求7所述的基于波长编码技术光电探测器频响的测试装
    置的测试方法,其中,光波长编码发生器产生的参考光脉冲编码信号的波
    长分别为λ0、λ1n以及λ2n,其中λ1n=λ0-3nΔλ,λ2n=λ1n+Δλ,每个波长的周
    期均为ΔT。
    9.根据权利要求7所述的基于波长编码技术光电探测器频响的测试装
    置的测试方法,其中光延迟线的长度决定了延时光脉冲编码信号每次经历
    的延时τ=T2-T1,须调整该延迟线长度,使得该延时与参考光脉冲编码信
    号的周期相等,即τ=ΔT。

    说明书

    基于波长编码技术光电探测器频响的测试装置及测试方法

    技术领域

    本发明涉及光电仪器测量技术领域,尤其涉及一种基于波长编码技术
    的测试装置测量光电探测器频响的测试方法。

    背景技术

    随着互联网技术的迅速普及,人们对信息量的需求呈现爆炸式的增
    长。在高速率、大容量的信息网络体系中,光纤通信技术以它在带宽和传
    输距离方面所具有独特的、无可比拟的优势,成为现代通信的主要支柱之
    一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。光电探测器是光纤通信系统中
    的关键器件,提高光电探测器频率响应特性的测试水平对光纤通信系统的
    设计与应用非常重要。目前,光电探测器频率响应的测量方法主要有以下
    几种:

    (1)网络分析仪频率扫描法。该方法原理简单、快速直观,但需要
    一个已知频响特性的光发射器或探测器作为参考,且整台测试设备价格不
    菲,测试带宽越高,价格越贵;

    (2)时域法。该方法可以直接观察测量波形,简单直观,但需要带
    宽至少为被测光电探测器带宽3至5倍的标准光源,如需要测量带宽为
    40GHz的光电探测器,就要求激光器的带宽达到120GHz以上,这显然难
    以实现;

    (3)自发辐射拍频法。即强度噪声技术,简便迅捷、测量范围宽,
    其主要问题是测试动态范围小,信噪比不高,且连续光谱很容易使探测器
    达到饱和,效率很低;

    发明内容

    鉴于上述技术问题,本发明提供了一种基于波长编码技术的光电探测
    器频响的测试装置及测试方法,以能够快速直观地获取光电探测器的频率
    响应。

    本发明提供一种基于波长编码技术的光电探测器频响的测试装置,包
    括:

    一光波长编码发生器,用于产生包括参考光脉冲信号和延时光脉冲信
    号的编码光脉冲信号;

    一光隔离器,其输入端与光波长编码发生器的输出端相连,用于将光
    波长编码发生器产生的编码光脉冲信号单向传输;

    一光纤耦合器,其端口①与光隔离器的输出端相连;

    一光延迟线,其一端与光纤耦合器的端口②相连,用于将延时光脉冲
    信号进行延时;

    一光偏振控制器,其一端与光延迟线的另一端相连,该光偏振控制器
    的另一端与光纤耦合器的端口④相连,用于调整延时光脉冲信号的偏振
    态;

    一待测光电探测器,其输入端与光纤耦合器的端口③相连;

    一拍频信号检测器,其输入端与待测光电探测器的输出端相连,用于
    检测和记录待测光电探测器的频率响应曲线,其显示的频谱峰值包络线即
    为所述待测光电探测器的频率响应曲线。

    本发明还提供一种基于波长编码技术光电探测器频响的测试装置的
    测试方法,该方法包括如下步骤:

    步骤1:光波长编码发生器产生参考光脉冲信号和延时光脉冲信号的
    编码光脉冲信号,所述产生的参考光脉冲信号和延时光脉冲信号的波长随
    时间阶梯变化;

    步骤2:参考光脉冲编码信号由光纤耦合器的端口①进入,端口③输
    出,进入到光电探测器;

    步骤3:延时光脉冲编码信号由光纤耦合器的端口①进入,端口④输
    出,经光偏振控制器,光延迟线再次进入光纤耦合器,一部分信号经端口
    ③输出进入光电探测器,另一部分再次经端口④进行延时;

    步骤4:参考光脉冲编码信号和不同延时的光脉冲编码信号一起进入
    光电探测器进行拍频,由于同一时刻包含不同波长差的光信号分量,因此
    拍频可以得到不同频率的电信号,拍频信号进入拍频信号检测装置,进行
    检测和记录,显示的频谱峰值包络线即为所述待测光电探测器的频率响应
    曲线。

    从上述技术方案可以看出,本发明具有以下有益效果:

    1、本发明提供的一种基于波长编码技术的光电探测器频响的测试装
    置及利用该装置测试光电探测器频响的方法,无需像传统方法那样利用连
    续光谱进行测试,利用分立的波长进行拍频测试,待测光电探测器的输入
    功率不容易饱和,提高了测试效率及动态范围;

    2、本发明提供的一种基于波长编码技术的光电探测器频响的测试装
    置及利用该装置测试光电探测器频响的方法,利用同一个激光器进行拍
    频,相干性稳定性好;

    3、本发明提供的一种基于波长编码技术的光电探测器频响的测试装
    置及利用该装置测试光电探测器频响的方法,通过编码脉冲信号波长,可
    以产生宽频带的信号,提高光电探测器频响的测试范围;

    4、本发明提供的一种基于波长编码技术的光电探测器频响的测试装
    置及利用该装置测试光电探测器频响的方法,成本小,测试速度快。

    附图说明

    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,对本发明进一步详细说明,其中:

    图1为本发明的结构示意图;

    图2为图1的工作原理的坐标图。

    具体实施方式

    需要说明的是,在附图或说明书描述中,相似或相同的部分都使用相
    同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式,为所属技术领域中普通技术
    人员所知的形式。另外,虽然本文可提供包含特定值的参数的示范,但应
    了解,参数无需确切等于相应的值,而是可在可接受的误差容限或设计约
    束内近似于相应的值。

    请参照图1,本发明提供一种基于波长编码技术的光电探测器频响的
    测试装置,包括:

    一光波长编码发生器10,用于产生包括参考光脉冲信号和延时光脉冲
    信号的编码光脉冲信号,所述光波长编码发生器10由可调谐光源和编码
    信号发生器组成,该编码信号发生器是可编程脉冲源或波长发生器,通过
    手动调节或者计算机控制其输出编码信号的时序参数,该时序参数至少包
    括周期、占空比及幅值,该可调谐光源可以是分布布拉格反射型激光器、
    直调激光器或者外调激光器,在编码信号发生器输出的编码信号的控制
    下,产生对应的编码光脉冲信号;

    一光隔离器11,其输入端与光波长编码发生器10的输出端相连,用
    于将光波长编码发生器10产生的编码光脉冲信号单向传输;

    一光纤耦合器12,其端口①与光隔离器11的输出端相连,该光纤耦
    合器12,其端口①和端口②的功率比为50∶50,端口③和端口④的功率比
    为50∶50;

    一光延迟线13,其一端与光纤耦合器12的端口②相连,用于将延时
    光脉冲信号进行延时;

    一光偏振控制器14,其一端与光延迟线13的另一端相连,该光偏振
    控制器14的另一端与光纤耦合器12的端口④相连,用于调整延时光脉冲
    信号的偏振态;

    一待测光电探测器15,其输入端与光纤耦合器12的端口③相连;

    一拍频信号检测器16,其输入端与待测光电探测器15的输出端相连,
    用于检测和记录待测光电探测器的频率响应曲线,其显示的频谱峰值包络
    线即为所述待测光电探测器的频率响应曲线,该拍频信号检测装置16是
    频谱分析仪,或是具有带通电滤波器的检波器与电流检测装置。

    请再结合参阅图1,本发明还提供一种基于波长编码技术光电探测器
    频响的测试装置的测试方法,该方法包括如下步骤:

    步骤1:光波长编码发生器10产生参考光脉冲信号和延时光脉冲信号
    的编码光脉冲信号,所述产生的参考光脉冲信号和延时光脉冲信号的波长
    随时间阶梯变化,参考光脉冲信号的谱形如图2(a)所示,通过调节编
    码信号发生器的周期、幅值等,使得参考光脉冲信号包含不同的波长分量,
    该光波长编码发生器10产生的参考光脉冲编码信号的波长分别为λ0、λ1n
    以及λ2n,其中λ1n=λ0-3nΔλ,λ2n=λ1n+Δλ,每个波长的周期均为ΔT,其中n
    的取值根据待测光电探测器的带宽决定,待测光电探测器的带宽越大,n
    的取值越大;

    步骤2:参考光脉冲编码信号由光纤耦合器12的端口①进入,端口③
    输出,进入到光电探测器15;

    步骤3:延时光脉冲编码信号由光纤耦合器12的端口①进入,端口④
    输出,经光偏振控制器14,光延迟线13再次进入光纤耦合器12,一部分
    信号经端口③输出进入光电探测器15,另一部分再次经端口④进行延时,
    其中该光延迟线的长度决定了延时光脉冲编码信号每次经历的延时τ
    =T2-T1,须调整该延迟线长度,使得该延时与参考光脉冲编码信号的周期
    相等,即τ=ΔT,进一步,

    其中c为光速,neff为所述延时光纤的有效折射率,L为光纤
    延迟线的长度,因此,该延迟线长度

    步骤4:参考光脉冲编码信号和不同延时的光脉冲编码信号一起进入
    光电探测器15进行拍频,由于同一时刻包含不同波长差的光信号分量,
    因此拍频可以得到不同频率的电信号,拍频信号进入拍频信号检测装置
    16,进行检测和记录,显示的频谱峰值包络线即为所述待测光电探测器的
    频率响应曲线。

    参考光脉冲编码信号和不同延时的光脉冲编码信号在所述光纤耦合
    器12中发生干涉,其谱形如图2(b)所示,现举例说明,在T2至T3时
    刻,其中T3=T2+ΔT,同时存在不同波长的光信号,波长分别为λ0、λ21、λ11、
    λ12、…λ1n,其波长差分别为Δλ,2Δλ,3Δλ,……3nΔλ,同时,不同时刻,
    也存在着波长差为Δλ,2Δλ,……3nΔλ的波长信号。干涉信号进入光电
    探测器15,将会进行拍频,拍频信号进入拍频信号检测装置16,进行检测
    和记录,可以得到不同频率的电信号,根据

    Δf=c(1/λ1-1/λ2)=c(λ1-λ2)/λ1λ2≈c(λ1-λ2)/λ2,则得到的拍频信号的频
    率分别为

    从而实现了分立的宽带扫频信号,这些频谱峰值包络线即为所述待测
    光电探测器的频率响应曲线,大大提高了测试的灵敏度和动态范围。

    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,所应理解的是,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?;し段е?。

    关于本文
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