[发明专利]一种具有高动态范围的脉冲光动态消光比测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉冲光动态消光比测量装置及方法，尤其涉及一种动态范围较大的通信或传感脉冲光动态消光比的测量，属于光纤通信和光纤传感等领域。

背景技术

近些年来，光纤通信技术与光纤传感技术发展迅速，得到越来越多的关注。脉冲光在光纤通信系统和光纤传感系统中是不可或缺的，而脉冲光的动态消光比是衡量光纤通信系统和光纤传感系统信噪比的重要参数。因此获知脉冲光动态消光比大小有利于光纤通信系统和光纤传感系统信噪比的估算，同时也利于系统性能的预估。

在仅有直流偏置的条件下测得的调制器消光比称为静态消光比，而在加载了高频电调制信号的情况下测得的调制器消光比称为动态消光比，使用动态消光比衡量脉冲光的质量更加有实际意义。随着调制器性能的提升，由其所调制的脉冲光动态消光比也随之提高。对于高动态消光比的测量，在Electronics Letters期刊第38卷23期1465-1466页刊载的文献“Background-free intensity autocorrelator employing Si avalanche photodiode as two-photon absorber”中提到的直接测量法：使用采样示波器法与强度自相关法，由于测量动态范围(30dB左右)的限制而不适合用于较高动态消光比的测量。在IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics期刊第13卷1期79-91页刊载的文献“High-speed control of lightwave amplitude,phase,and frequency by use of electrooptic effect”中提到的光谱仪测量法,当脉冲光重复频率小于光谱仪分辨率，光谱仪无法捕捉到此脉冲光从而无法测得该脉冲光动态消光比。在IEEEPhotonics Technology Letters期刊第20卷24期2075-2077页刊载的文献“An Interferometric Method for High Extinction Ratio Measurements With60-dBDynamic Range”中提到相干测量法,虽然测量动态范围较大，但是脉冲光的峰值、基底及光电探测器暗电流噪声要分三次分别进行测量，不同时刻测量器件(如放大器)的工作点漂移量不同，这会给测量的结果带来误差，导致测量精度降低，严重的会导致测量结果出错，这种测量方法的测量过程较为繁琐费时，测量效率也不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是消除传统脉冲光动态消光比测量方法的不足，提供一种具有高动态范围的脉冲光动态消光比测量装置，利用时间上同步的参考光脉冲信号与待测脉冲光信号进行相干测量，可一次性获得用于动态消光比计算的待测脉冲光的峰值、基底及光电探测器暗电流噪声三者功率相对大小，不仅测量效率高，动态范围大，而且有效抑制了测量器件工作点漂移带来的影响，可以消除传统测量方法的局限性。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种具有高动态范围的脉冲光动态消光比测量装置，包括光源、第一光纤耦合器、待测脉冲光调制器、参考脉冲光调制器、第二光纤耦合器、光电探测器、数据采集与处理模块，所述光源输出连续光至第一光纤耦合器，所述第一光纤耦合器将连续光分成两束连续光分别输入至待测脉冲光调制器、参考脉冲光调制器；所述待测脉冲光调制器将连续光调制成待测脉冲光输出至第二光纤耦合器；所述参考脉冲光调制器将连续光调制成参考脉冲光输出至第二光纤耦合器；所述第二光纤耦合器将接收的待测脉冲光与参考脉冲光进行相干耦合，并将耦合后的拍频光信号输出至光电探测器；所述光电探测器将拍频光信号转换成拍频电流信号输出至数据采集与处理模块，所述数据采集与处理模块将拍频电流信号转换成电功率信号，由所述电功率信号获得待测脉冲光动态消光比。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第一纤耦合器的分光比设置使得待测脉冲光与参考脉冲光的峰值功率相等；第二光纤耦合器的分光比为50:50。

作为本发明的一种优选技术方案：所述参考脉冲光调制器为电光调制器或电吸收调制器、声光调制器。

作为本发明的一种优选技术方案：所述参考脉冲光的消光比大于10dB。

作为本发明的一种优选技术方案：所述数据采集与处理模块为频谱分析仪。

一种上述具有高动态范围的脉冲光动态消光比测量装置的测量方法，包括以下步骤：