[发明专利]一种高精度可调光滤波器波长调谐量的测量方法

权利要求书

1.一种基于高精度可调光滤波器波长调谐量测量装置的测量方法，其特征在于具体测量原理如下：

微波信号在色散光纤中传输，当可调光滤波器(102)的输出波长发生移动时，波长的变化在光载微波信号经过一段色散光纤后会导致微波信号的相位发生变化，根据混频器(202)检测到的光载微波相位的变化量就可以得到可调光滤波器(102)的波长移动量，假设一长为L的色散光纤的色散系数为D(ps/km/nm)，可调光滤波器(102)的波长移动量为Δλ，则微波信号的相位随可调光滤波器波长的变化量而变化关系为假设信号源输出信号的频率为f，该信号经功分器(201)后得到两个相同的微波信号，其中一路作为本振信号直接进入混频器(202)的本振输入端，该信号可表示为：

V_o为信号幅值，为信号的初相位，该微波信号通过强度型光调制器(105)调制到光域后经过待测可调光滤波器，由于可调光滤波器(102)的波长变化，导致高速光电探测器(107)输出的信号可表示为：

该微波信号进入IQ混频器(202)后，混频器将该信号分为两路，一路信号作为I路输入微波信号与本振信号进行混频，另一路信号经过90度相移后作为Q路输入微波信号也与本振信号进行混频，则I路输出信号可表示为：

Q路输出信号可表示为：

将混频器输出的两路直流信号相除可得：

由此，可得可调光滤波器的波长移动量为：

由上式可知，根据混频器输出的直流分量的大小和光路中色散光纤的长度及色散系数就可以得到可调光滤波器的波长移动量，如果选用的微波信号的频率为40GHz，色散光纤的色散系数为-150ps/km/nm，色散光纤的长度为1km，由于混频器的相位测量灵敏度为1°，则得到可调光滤波器的波长移动分辨率可达0.0004nm，远高于现有的光谱仪等波长变化量测量仪器或系统的波长分辨率精度。

2.根据权利要求1所述的一种基于高精度可调光滤波器波长调谐量测量装置的测量方法，其特征在于，色散光纤需要进行如下处理来提高系统的测量准确度：

①根据波长移动量测量的精度和范围利用公式计算出测试系统所需色散光纤的长度；

②将色散光纤绕制在铝骨架上，利用成熟的光纤陀螺环绕制工艺将色散光纤进行绕环处理，并且在保证光损耗的情况下使得色散光纤环的内径尽可能小，绕制完毕后对光纤环灌注导热胶水，提高整个色散光纤环的热传导能力；对于色散系数为150ps/km/nm，长度为1km的色散光纤来说，绕制的光纤环的外径可小于10cm，高度可小于1.5cm，这就有利于对色散光纤环进行温度管理，避免在测量过程中由于温度的变化对色散光纤环的折射率和长度产生影响而影响测量结果；

③灌注导热胶水后，待胶水完全固化后将铝骨架拆解，然后将绕制好的色散光纤环放置在一个隔热容器或小型恒温容器中。