[发明专利]一种用于测量光器件频率响应的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及光器件测量技术领域，具体地说，涉及一种用于测量光器件频率响应的装置和方法。

背景技术

现有技术中，提高光纤通信系统中的光谱利用率是业务发展的必然趋势。包括幅度、相位、频率、偏振甚至是模场分布在内的多维光谱资源都被用来携带信息，信息的传输、接收和处理发生了前所未有的变化。例如，光频分正交复用(OFDM)系统子载波带宽通常在百MHz量级，而传统的密集波分复用系统一个频带占有百GHz带宽；16阶正交幅度调制(QAM)精确控制光相位到12个离散点，而传统开关调制(OOK)几乎完全忽略了相位信息。

相应地，新型光通信器件需要具有对多维信息的操纵和控制能力。例如：Finisar公司推出的Waveshaper光处理器的幅度控制精度为0.01dB，频率调谐精度为1GHz，群延时控制精度为0.1ps。此外，90°光混频器是相干光通信系统中的基础器件，其对信号光和本振光的相移精度决定了该系统的容量、传输距离等关键指标。这些器件从设计、生产到实际使用的整个过程都需要对多维度、高精细度和高速的光谱响应进行测量。

目前，广泛商用的光谱分析手段和设备以大频谱分析粒度、单一维度信息(只有功率谱)获取为特征。这是由于该光谱分析主要采用空间光栅将不同频率的光信号在空间上分开，然后利用机械狭缝扫描出各频谱分量的功率。其中，狭缝的宽度限定了光频谱分辨率(通常在10pm以上)，机械扫描使波段遍历(例如通信的C波段，几十nm)需要数十秒甚至数分钟的时间，而直接探测的方法则在原理上决定了该技术只能获得光功率谱，无法测量相位、偏振等日益重要的信息。

因此，亟需一种能够对光器件的光谱进行多维度测量的装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中尚不能对光器件进行多维度测量的缺陷。

本发明的实施例提供一种用于测量光器件频率响应的装置，包括：

激光光源，用于产生连续式激光载波；

检测光路，用于对所述激光载波进行调制生成第一光频梳，使第一光频梳通过待测光器件得到检测光梳，以将待测光器件的幅频响应和相频响应记录在检测光梳的梳齿上，使检测光梳变频为基带检测信号；

基准光路，用于对所述激光载波进行调制生成第二光频梳，使第二光频梳变频为基带基准信号；

采样处理模块，用于根据基带检测信号和基带基准信号进行采样，并计算待测光器件的幅频响应和相频响应。

优选地，所述检测光路包括：

第一调制模块，用于对所述激光载波进行调制生成具有第一频率间隔的第一光频梳，并输入待测光器件；

第一变频模块，用于对待测光器件输出的检测光梳和第二光频梳进行拍频处理获得基带检测信号。

优选地，所述基准光路包括：

第二调制模块，用于将所述激光载波进行移频，并调制生成具有第二频率间隔的第二光频梳，且第一频率间隔和第二频率间隔的数值不同；

第二变频模块，用于对第一光频梳和第二光频梳进行拍频处理获得基带基准信号。

优选地，所述第一调制模块包括：

第一伪随机序列发生器，用于产生第一伪随机序列，其中第一伪随机序列的重复周期与第一频率间隔为倒数关系；

第一调制器，用于根据第一伪随机序列将所述激光载波进行调制，生成第一光频梳。

优选地，所述第二调制模块包括：

移频器，用于对激光载波进行移频处理；

第二伪随机序列发生器，用于产生第二伪随机序列，其中第二伪随机序列的重复周期与第二频率间隔为倒数关系；

第二调制器，用于根据第二伪随机序列对移频后的激光载波进行调制，生成第二光频梳，且第一光频梳和第二光频梳的梳齿频率不同。

优选地，所述采样处理模块包括：

双通道采样示波器，其包括检测信号通道和基准信号通道，其中，检测信号通道对基带检测信号进行采样和模数转换得到检测数字信号，基准信号通道对基带基准信号进行采样和模数转换得到基准数字信号；

数字处理器，其对检测数字信号和基准数字信号进行处理，得到待测光器件的幅频响应和相频响应。

本发明的实施例还提供一种用于测量光器件频率响应的方法，包括：

产生连续式激光载波；

对所述激光载波进行调制生成第一光频梳，使第一光频梳通过待测光器件得到检测光梳，以将待测光器件的幅频响应和相频响应记录在检测光梳的梳齿上；

对所述激光载波进行调制生成第二光频梳；

将检测光梳变频为基带检测信号；