[发明专利]基于染料光学敏化特性的光功率微波测试装置及方法

说明书

本发明提供一种基于染料光学敏化特性的光功率微波测试装置及方法，包括同轴谐振腔、光纤、光学敏化染料、光源、光源固定支架和矢量网络分析仪，矢量网络分析仪是通过微波线缆连接同轴谐振腔；光纤的表面涂敷有光学敏化染料，光纤涂有染料的一端竖直放置于同轴谐振腔测试孔内；光源由支架固定并竖直照射同轴谐振腔测试孔；本发明具有测试精度高、测试稳定性好、使用和维护成本低、对样品放置要求低的特点；同时本装置由于采用了光学敏化染料，可实现红光到紫光的宽频谱检测；采用场强集中、品质因数较高的同轴谐振腔，可实现测试过程中对光源辐射功率瞬时变化的实时响应，保证测试结果的准确性。

技术领域

本发明属于微波光子学技术领域，具体涉及一种光功率测试装置与方法。

背景技术

随着光通信技术和无源光纤网络技术的快速发展，光功率检测显得尤为重要。光功率的变化很容易导致通信和网络故障，在光通信领域中，为确保器件之间工作的连续性、稳定性与安全性，通常要对所有的光学设备进行检测。

目前对光功率检测的主要方法是AD转换，它是通过耦合器将待测光耦合到APD(avalanche photon detector，雪崩光电二极管)或者PIN管，然后对所得到的电压，通过放大器进行放大，并进行采样，最终可计算出待检测的光功率值。常用放大器有线性放大器和对数放大器。其中，线性放大器的量程一般在30dB左右，且在不同的工作范围内，具有不同的精度指标，越靠近量程下限其精度值越低，优点是不易受外界环境影响。而对数放大器则具有较大的量程，一般其值可达60dB，并且在整个量程范围内均具有较为均匀的，但受制于现有技术使得量程内分辨率过低，导致光功率检测精度亦随之下降。传统的AD转换器对光功率的采样范围一般是在0～20dBm以内，而实际中光功率通常是高于20dBm，此时，传统的AD转换器将不再满足要求。此外，一些集成化的光功率检测器件也可实现对光辐射功率的简单检测，但由于其加工成本和使用通用性方面的限制，使得其不能推广使用。

综上所述，传统的光功率检测技术检测幅值范围较小，且技术和成本限制了其使用条件和应用范围。而基于染料光学敏化特性的光功率微波检测装置是将检测困难的宽量程待测光功率信号转化为小量程、易观测的微波信号。因此，提供一种基于染料光学敏化特性的光功率微波检测装置及方法是很有意义的。

发明内容

本发明的目的是针对现有光辐射功率检测装置中存在的缺陷，提供一种基于染料光学敏化特性的光功率微波测试装置及方法。利用光学敏化染料在不同光辐射功率下具有不同的响应特性，并采用场强集中、品质因数较高的同轴谐振腔对光学敏化染料的响应特性进行检测，将光辐射功率信号向微波信号转化，实现光功率宽量程检测。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

基于染料光学敏化特性的光功率微波测试装置，包括同轴谐振腔1、光纤2、光源固定支架4、光源5和矢量网络分析仪6，所述光纤2竖直插入同轴谐振腔测试孔8内；所述光纤2其底端表面涂敷有光学敏化染料3；所述光源5由光源固定支架4固定，并竖直照射同轴谐振腔测试孔8；所述矢量网络分析仪6通过微波线缆7与同轴谐振腔1相连。

作为优选方式，所述同轴谐振腔1工作频段为1-8GHz，品质因数1万以上，且具有6个以上的可用谐振频率；在同轴谐振器1顶端中心处开有深度为3.5mm的同轴谐振腔测试孔8，用于放置涂有光学敏化染料3的光纤2。

作为优选方式，所述同轴谐振腔1采用黄铜制作，内外表面先后涂有银、金金属膜层。

作为优选方式，所述光纤2为15～20根直径为1mm、工作范围覆盖可见光的裸光纤，并在其接受光源辐照的顶部用细线捆绑成一圆束状，其另一端则涂敷光学敏化染料3。

作为优选方式，所述光学敏化染料3采用在不同光功率辐射下具有不同敏化响应特性的染料制成。如盐基品蓝和盐基青莲等染料。