[发明专利]超高分辨率光矢量分析方法及装置

说明书

本发明公开了一种超高分辨率的光器件光矢量分析方法及装置，本发明方法将单波长光探测信号分为两路，一路以固定的频移量进行移频操作，另一路直接通过光纤，然后对两路光进行耦合；光耦合器输出的两路光探测信号，一路直接进光探测模块，得到参考信号；另一路经过待测器件再输进光探测模块，得到测量信号；提取所述参考信号与测量信号的幅度相位信息，经信号处理得到待测光器件在光探测信号频率处的幅频响应与相频响应；改变单波长光探测信号的波长并重复上述过程，得到待测光器件的光谱矢量响应信息。本发明还公开了一种光器件光谱响应测量系统。本发明能够在实现光器件幅频响应和相频响应的高精度测量的同时，提高测量速度，大幅降低成本。

技术领域

本发明涉及一种超高分辨率光矢量分析方法及装置，属于光学测量技术领域。

背景技术

随着光子技术的快速发展和不断完善，高精度光器件的研制、已有高精度光器件(如微环、微球等高Q值微谐振器等)在光子系统中的应用，亟需高精细的光器件光谱响应测试技术。然而，现有的光器件光谱响应技术难以对上述高精度光谱响应进行多维度、高精细的表征。现唯一商用的光器件多维光谱响应测量仪表为美国LUNA公司推出的OVA5000，该测试仪表可测量光器件的多维光谱响应(如幅度、相位、群时延、偏振模色散、偏振相关损耗等)，但是其测试精细度仅为1.6pm(200MHz)，难以满足受激布里渊增益谱的测试需求。此外，科研机构广泛采用基于DFB激光器扫频技术和光功率探测技术进行光器件光谱响应的测量，该测量技术受益于DFB激光器高精细的波长扫描技术实现高精细的测量。但该测试技术只能检测光功率的变化，获取幅频响应信息，无法获得相频响应等其他维度的关键信息。若用于高精度光器件光谱响应的测量，无法测得相频响应，使得高精度光器件无法用于光时延、光移相、光子信号处理等。

为了实现高精度光器件光谱响应的高精细、多维度测量，1998年J.E.Roman提出了基于光单边带调制的光矢量分析方法。这种方法的本质是将光域的扫频操作转换到电域进行，受益于成熟的电频谱分析技术，其测试精细度有了质的飞跃。然而，上述方法需要采用宽带的微波幅相接收模块进行射频信号幅度和相位的提取，使整个测量装置造价不菲。此外，上述方法还存在无法测量带通待测光器件、测量带宽窄(受电光调制器的带宽限制，小于40GHz)、测量动态范围不高等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超高分辨率的光器件光矢量分析方法及装置，克服现有光器件光谱响应测量技术的不足，能够在实现光器件幅频响应和相频响应的高精度测量的同时，提高测量速度，大幅降低实现成本。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种超高分辨率的光器件光矢量分析方法，该方法的具体步骤如下：

首先，将光源模块输出的单波长光探测信号分为两路，一路以固定的频移量进行移频后输入光耦合器与另一路进行耦合，光耦合器输出两路双波长光探测信号；

其次，两路双波长光探测信号分别输入第一、第二光探测模块进行拍频处理，其中包括以下两种情况：

1)在光耦合器与第二光探测模块之间不级联待测光器件的条件下，两路双波长光探测信号分别输入第一、第二光探测模块进行拍频处理；幅相提取模块以单波长光探测信号的波长为参考，分别提取第一、第二光探测模块输出信号的幅度相位信息，对提取到的幅度相位信息进行处理后得到第一矢量响应函数；其中，幅相提取模块的工作频率与所述频移量相同；

2)在光耦合器与第二光探测模块之间级联待测光器件的条件下，两路双波长光探测信号中的一路输入第一光探测模块进行拍频处理，得到频率与所述频移量相同的射频信号，作为参考信号；另一路通过待测光器件后，再输入第二光探测模块进行拍频处理，得到携带待测光器件在双波长光探测信号频率处的光谱响应信息的射频信号，作为测量信号；幅相提取模块以单波长光探测信号的波长为参考，分别提取参考信号和测量信号的幅度相位信息，对提取到的幅度相位信息进行处理后得到第二矢量响应函数；