[发明专利]基于啁啾强度调制的光矢量分析方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于啁啾强度调制的光矢量分析方法。本发明以啁啾强度调制光双边带信号作为探测光通过待测光器件，并通过光电探测将光信号转换为电信号；通过改变其中双边带信号与光载波之间的相位差来获得不同啁啾强度调制状态的探测光信号，然后利用不同啁啾强度调制状态的探测光信号所得到的电信号的幅相信息与探测光信号之间的关系建立方程组，求解得到待测光器件的幅相响应。本发明还公开了一种基于啁啾强度调制的光矢量分析装置。本发明能够在实现光器件幅相响应高精度测量的同时，避免复杂且相对窄带的单边带调制或载波频移，拓展测量范围一倍，消除残余边带导致的测量误差，消除系统内存在的滤波机制，大幅度降低系统的成本与复杂度。

技术领域

本发明涉及一种光矢量分析方法，尤其涉及一种基于啁啾强度调制的光矢量分析方法及装置。

背景技术

光谱响应是揭示光学材料、器件和系统特征、功能及潜在应用的重要参数，其精确测量是光电子学、光学、材料科学、计量学、生命科学、天文学等众多学科的基础问题。当前，光器件光谱响应测量技术仍处于初级阶段，亦即以低分辨率标量测量技术为主，极个别低分辨率光矢量分析技术为辅。然而，高精细光器件和核心光子集成芯片的研制、检测和应用，光子技术的快速发展，前沿学科的不断创新等，均要求对光器件进行高分辨率光矢量分析，获取其高精细的多维光谱响应。

现有的光器件及核心光子集成芯片的频谱响应测量方法主要分为以下三类：基于宽谱映射的光标量分析技术；基于光干涉法的光矢量分析技术；基于宽带电调制的光矢量分析技术。其中基于宽谱映射的光标量分析技术采用宽谱光源作为宽谱光源泵浦出待测光器件的频谱响应，采用光谱仪观测所接收信号的光谱，并与原信号光谱对比，即可获得待测光器件的幅度响应。但是该技术仅能测量光器件的幅度响应，无法获取相位信息且分辨率较差。该技术相关的产品有日本Yokogawa公司的AQ6370D，西班牙Aragon公司推出的超高分辨率光谱仪BOSA以及法国APEX公司推出的超高分辨率光谱仪OCSA，这些产品都无法进行光器件的相位信息提取。其中分辨率最高的BOSA最小分辨率为80fm并已经触及极限，无法进一步提升。而基于光干涉法的光矢量分析技术解决了基于宽谱映射的标量技术无法获取相位信息的难题，可以同时测量光器件的幅度响应和相位响应。但该技术主要通过激光波长扫描进行测量，所以其分辨率受限于可调激光器的波长调谐机制。目前该技术实现的测量分辨率往往在pm量级，且难以进一步提高。基于该技术的美国LUNA公司产品-OVA5000光矢量分析仪的分辨率已达到业界最高水平，但也仅为1.6pm。而基于宽带电调制的光矢量分析技术通过宽带电光调制器，将高谱密度的宽谱电信号转换为宽谱光信号，泵浦出待测光器件精细的光谱响应，而后，采用数字信号处理技术分析泵浦信号每根谱线幅度和相位的变化，得到待测光器件的幅度和相位响应。受益于宽谱电信号较小的谱线间隔，该方法可对光器件进行高分辨率的矢量分析。当前，该矢量分析技术报道的最高分辨率为6fm【参考文献：Yi X,Li Z,BaoY,et al.Characterization of passive optical components by DSP-based optical channel estimation[J].IEEE Photonics Technology Letters,2012,24(6):443-445.】。